CN104201375B - 镍钴锰酸锂材料的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高材料性能的镍钴锰酸锂材料的生产方法。包括：将已烧成镍钴锰酸锂材料在回转窑中加热至720度；将加热到720度后的镍钴锰酸锂材料装入到贮存罐中；盖住和密封贮存罐，从进气口向贮存罐通入纯氧，直到贮存罐中气压达到2~4个大气压停止通入纯氧；翻滚贮存罐，并保持翻滚状态5小时以上，将贮存罐静置，对镍钴锰酸锂材料进行自然降温；将镍钴锰酸锂材料降温至常温后，释放贮存罐的气压，打开贮存罐，取出镍钴锰酸锂材料；将取出后镍钴锰酸锂材料放入到高速分散机中，由高速分散机进行分散和筛分包装。

Description

镍钴锰酸锂材料的生产方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种镍钴锰酸锂材料的生产方法。
背景技术
锂离子电池(锂二次电池)以其轻量化、长寿命、清洁环保的优点越来越受到电池行业的青睐。目前，锂离子电池的正极材料主流有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂及镍钴锰三元材料，并且有NCA(镍钴铝)系、LOL(富锂锰固熔体)等新兴的材料加入其中，得到了广泛的商业化应用。其中，镍钴锰酸锂三元材料，特别是NCA材料，以其高容量、高能量密度的特点，满足了越来越高的能量密度的要求，受到更多的青睐。
现有的工业生产镍钴锰酸锂材料的方法通常为高温固相法。即采用固体的原材料，在窑炉中用高温烧结的方法生产，其烧结反应过程主要分为两段，前段是在700℃以下，参与反应的前驱物或原料中的水份、不稳定态物质的挥发和热分解，后段是在700℃以上，反应生成镍钴锰酸锂，该过程一般需要氧气参与反应，属于吸氧反应。采用高温固相法烧成的窑炉一般以鼓风方式促进空气流通，以供给材料烧成所需要的氧气。但空气中氧气的比例有限，而通过大量通风则是会造成窑炉的热损失加大，烧结的温度不能得到保证。而向高温的窑炉中通氧气则会造成设备部件氧化和损耗。
传统的方法只能通过增长保温时间段来使烧结反应更完全，或者干脆采取两次烧成的办法。这么做不但加大了能源的消耗，也不可避免地使烧成后的材料受到影响，晶粒生长不完全，晶格稳定性差，材料均一性不佳，批次稳定性和电化学性能受到严重影响。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种镍钴锰酸锂材料的生产方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高材料性能的镍钴锰酸锂材料的生产方法。
本发明的镍钴锰酸锂材料的生产方法，包括：将已烧成镍钴锰酸锂材料在回转窑中加热至720度；将加热到720度后的镍钴锰酸锂材料装入到贮存罐中；盖住和密封贮存罐，从进气口向贮存罐通入纯氧，直到贮存罐中气压达到2～4个大气压停止通入纯氧；翻滚贮存罐，并保持翻滚状态5小时以上，将贮存罐静置，对镍钴锰酸锂材料进行自然降温；将镍钴锰酸锂材料降温至常温后，释放贮存罐的气压，打开贮存罐，取出镍钴锰酸锂材料；将取出后镍钴锰酸锂材料放入到高速分散机中，由高速分散机进行分散和筛分包装。
进一步的，翻滚贮存罐，具体为：将贮存罐放入驱动转轮上翻滚。
进一步的，所述直到贮存罐中气压达到2～4个大气压时停止通入纯氧，具体为：直到贮存罐中气压达到3个大气压时停止通入纯氧。
进一步的，其特征在于，所述，将已烧成镍钴锰酸锂材料在回转窑中加热至720度，具体为：取已烧成的镍钴锰酸锂和纳米级氢氧化铝，并加入硼酸，在高速混料机中高速搅拌10分钟，使物料混合均匀；将混合均匀的物料在回转窑中加热至720度。
进一步的，所述直到贮存罐中气压达到2～4个大气压时停止通入纯氧，具体为：直到贮存罐中气压达到2个大气压时停止通入纯氧。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
所得材料与传统工艺相比，容量发挥更稳定，循环性更佳。该工艺方法可将原有传统工艺的烧成时间缩短。该工艺方法可与包覆工艺、复合工艺同时进行，不多增加工序，简单易行。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明镍钴锰酸锂材料的生产方法的流程示意图；
图2是本发明的贮存罐的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明将传统方法生产的镍钴锰酸锂材料时，不通过两次烧成或加长保温时间的方法，而在短暂的烧结后进行增氧后处理。选择在对其包覆、复合等工艺过程时，进行增氧处理，使材料在较高的氧分压(或纯氧)条件下，进行进一步的完全反应，补足缺少的氧，从而修复晶格，也使材料晶粒生长完全。通过该后处理方法修复的材料，其循环性能明显改善，热稳定性和批次一致性有较大提高。
参见图1所示，一种镍钴锰酸锂材料的生产方法，包括：
步骤101：将简单已烧成镍钴锰酸锂材料在回转窑中加热至720度。
步骤102：将加热到720度后的镍钴锰酸锂材料装入到贮存罐中，该贮存罐可密闭，可通入气体，可保温，具体如图2所示。该贮存罐1为罐体，2为保温层，3为受动齿轮，4为气压表，5为进排气口，6为罐盖和7为驱动齿轮。
步骤103：盖住和密封贮存罐，从进气口向贮存罐通入纯氧，直到贮存罐中气压达到2～4个大气压时，停止通入纯氧。
步骤104：将贮存罐放入驱动转轮上翻滚，其翻滚状态下保持5小时以上，然后将贮存罐静置，对镍钴锰酸锂材料进行自然降温。
步骤105：将镍钴锰酸锂材料降温至常温后，释放贮存罐的气压，打开贮存罐，取出材料。
步骤106：将取出后镍钴锰酸锂材料放入到高速分散机中，并由高速分散机进行分散和筛分包装，得到加工后的镍钴锰酸锂材料。
下面介绍两个具体例子来进行说明。
实施例1：常规高压增氧
将简单烧成的500Kg镍钴锰酸锂在回转窑中，加热至720度；将加热到720度后的材料装入贮罐中，盖好罐盖，并充入纯氧，至压力达到3个大气压；将贮存罐放入驱动转轮上翻转5小时。然后静置冷却至室温；从贮存罐中取出材料，进行分散、筛分和包装。
实施例2：包覆工艺时高压增氧
取简单烧成的500Kg镍钴锰酸锂，取纳米级氢氧化铝1Kg，加入硼酸90g，在高速混料机中高速搅拌10分钟，使物料混合均匀；将混合均匀的物料在回转窑中加热至720度，然后装入贮存罐中，盖好罐盖，并充入纯氧，至压力达到2倍大气压；将贮存罐放入驱动转轮上翻转5小时，然后静置冷却至常温；从贮存罐中取出材料，进行分散、筛分和包装。
采用本发明的一种镍钴锰酸锂材料的生产方法，具有如下效果：
所得材料与传统工艺相比，容量发挥更稳定，循环性更佳。该工艺方法可将原有传统工艺的烧成时间缩短。该工艺方法可与包覆工艺、复合工艺同时进行，不多增加工序，简单易行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种镍钴锰酸锂材料的生产方法，其特征在于，包括：
将已烧成镍钴锰酸锂材料在回转窑中加热至720度；
将加热到720度后的镍钴锰酸锂材料装入到贮存罐中；
盖住和密封贮存罐，从进气口向贮存罐通入纯氧，直到贮存罐中气压达到2～4个大气压停止通入纯氧；
翻滚贮存罐，并保持翻滚状态5小时以上，将贮存罐静置，对镍钴锰酸锂材料进行自然降温；
将镍钴锰酸锂材料降温至常温后，释放贮存罐的气压，打开贮存罐，取出镍钴锰酸锂材料；
将取出后镍钴锰酸锂材料放入到高速分散机中，由高速分散机进行分散和筛分包装。
2.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂材料的生产方法，其特征在于，所述翻滚贮存罐，具体为：将贮存罐放入驱动转轮上翻滚。
3.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂材料的生产方法，其特征在于，所述直到贮存罐中气压达到2～4个大气压时停止通入纯氧，具体为：直到贮存罐中气压达到3个大气压时停止通入纯氧。
4.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂材料的生产方法，其特征在于，所述，将已烧成镍钴锰酸锂材料在回转窑中加热至720度，具体为：
取已烧成的镍钴锰酸锂和纳米级氢氧化铝，并加入硼酸，在高速混料机中高速搅拌10分钟，使物料混合均匀；将混合均匀的物料在回转窑中加热至720度。
5.根据权利要求4所述的镍钴锰酸锂材料的生产方法，其特征在于，所述直到贮存罐中气压达到2～4个大气压时停止通入纯氧，具体为：直到贮存罐中气压达到2个大气压时停止通入纯氧。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109037633B (zh) * 2018-07-31 2022-02-22 湖南德景源科技有限公司 一种利用回转窑热处理生产改性高镍正极材料的方法
CN110444756B (zh) * 2019-08-19 2020-12-01 湖南金富力新能源股份有限公司 用高温反应装置制备的锂离子电池正极材料及制法和应用
CN112520791A (zh) * 2020-12-02 2021-03-19 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种单晶高镍正极材料的制备方法及其产品及产品用途

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4909347B2 (ja) * 2006-06-09 2012-04-04 Ａｇｃセイミケミカル株式会社 非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
CN101521272A (zh) * 2009-03-20 2009-09-02 广州鸿森材料有限公司 一种高压煅烧制备锂镍锰氧锂离子电池正极材料的方法
US8734998B2 (en) * 2010-07-16 2014-05-27 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Spinel-type lithium transition metal oxide and positive electrode active material for lithium battery
CN103066257B (zh) * 2012-12-03 2015-04-22 广州锂宝新材料有限公司 一种锂离子电池正极材料用的锂镍钴铝氧化物的制备方法
CN103066269B (zh) * 2012-12-25 2015-08-19 贵州安达科技能源股份有限公司 一种三元正极活性材料制备方法及电池

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