CN109192945A - 三元锂电池正极材料的闪烧制备方法 - Google Patents

三元锂电池正极材料的闪烧制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明三元锂电池正极材料的闪烧制备方法，步骤如下：（1）将纳米级的氧化物原料均匀混合后干压成型得到素坯；（2）将素坯置于管式炉中加热到200～600摄氏度；（3）使用电极材料夹持素坯两侧，通以直流电，控制电压从0V开始以20～100V／s的速度线性上升，直至在约60～100V时发生闪光现象；（4）控制电流降至60A以下，恒定电流；持续5～8分钟；（5）降温至室温，得到三元锂电池正极材料烧结体；（6）将烧结体粉碎至200目粉体，得到产品。

Description

三元锂电池正极材料的闪烧制备方法
技术领域
本发明涉及机械电子产品制备技术，具体的，其展示一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法。
背景技术
三元锂电池正极材料具有高比容量，长循环寿命，低毒和廉价的特点，由于镍，锰，钴三种元素之间具有良好的协同效应，因此具有优良的综合性能，从而受到了锂电池行业的广泛关注。
但是其制备方法存在能耗高，性能不稳定的缺陷。
目前广泛使用的制备方法包括共沉淀法，高温固相烧结法和喷雾干燥法。一般首先采用共沉淀法，得到原料混合均匀，材料粒径均一的前驱体，然后经过高温煅烧得到表面规整的三元材料。
喷雾干燥法过程简单，利用雾化法使原料溶液直接形成粉体，但材料形貌难以控制。
三元材料的晶粒尺寸和微观结构决定了其性能，因此需要通过制备工艺的改进来提升性能，降低成本。
因此，有必要提供一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法。
一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法，步骤如下：
（1）将纳米级的氧化物原料均匀混合后干压成型得到素坯；
（2）将素坯置于管式炉中加热到200～600摄氏度；
（3）使用电极材料夹持素坯两侧，通以直流电，控制电压从0V开始以20～100V／s的速度线性上升，直至在约60～100V时发生闪光现象；
（4）控制电流降至60A以下，恒定电流；持续5～8分钟；
（5）降温至室温，得到三元锂电池正极材料烧结体；
（6）将烧结体粉碎至200目粉体，得到产品。
进一步的，干压成型压强为200～250MPa，保压时间为20～40s。
进一步的，纳米级的氧化物原料为纳米氧化钴、氧化锰、氧化镍和氧化锂粉体混合物，原料粉摩尔比按照化学式LiNixMnyCozO2配制，其中x=0.33～0.6，y，z=0.2～0.33。
进一步的，电极材料为金属铂。
技术方案如下：
与现有技术相比，本发明使用的烧结温度比高温烧结技术下降了300～700摄氏度；烧结时间不超过15分钟；从而显著节约能源；且制备效率好，产品良率高，所得粉体产品综合性能良好。
具体实施方式
实施例：
本实施例展示一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法，步骤如下：
（1）将纳米级的氧化物原料均匀混合后干压成型得到素坯；
（2）将素坯置于管式炉中加热到200～600摄氏度；
（3）使用电极材料夹持素坯两侧，通以直流电，控制电压从0V开始以20～100V／s的速度线性上升，直至在约60～100V时发生闪光现象；
（4）控制电流降至60A以下，恒定电流；持续5～8分钟；
（5）降温至室温，得到三元锂电池正极材料烧结体；
（6）将烧结体粉碎至200目粉体，得到产品。
干压成型压强为200～250MPa，保压时间为20～40s。
纳米级的氧化物原料为纳米氧化钴、氧化锰、氧化镍和氧化锂粉体混合物，原料粉摩尔比按照化学式LiNixMnyCozO2配制，其中x=0.33～0.6，y，z=0.2～0.33。
所述烧结温度为200～600摄氏度，时间为5～8分钟。
电极材料为金属铂。
使用本实施例制备所得的三元锂电池正极材料粉体尺寸保持在100nm左右，电化学性能良好。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法，其特征在于：
步骤如下：
（1）将纳米级的氧化物原料均匀混合后干压成型得到素坯；
（2）将素坯置于管式炉中加热到200～600摄氏度；
（3）使用电极材料夹持素坯两侧，通以直流电，控制电压从0V开始以20～100V／s的速度线性上升，直至在约60～100V时发生闪光现象；
（4）控制电流降至60A以下，恒定电流；持续5～8分钟；
（5）降温至室温，得到三元锂电池正极材料烧结体；
（6）将烧结体粉碎至200目粉体，得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法，其特征在于：干压成型压强为200～250MPa，保压时间为20～40s。
3.根据权利要求2所述的一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法，其特征在于：纳米级的氧化物原料为纳米氧化钴、氧化锰、氧化镍和氧化锂粉体混合物，原料粉摩尔比按照化学式LiNixMnyCozO2配制，其中x=0.33～0.6，y，z=0.2～0.33。
4.根据权利要求3所述的一种三元锂电池正极材料的闪烧制备方法，其特征在于：电极材料为金属铂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112341188A (zh) * 2020-10-19 2021-02-09 中国工程物理研究院材料研究所 一种Li4Ti5O12陶瓷靶材的快速烧结制备方法
CN112374536A (zh) * 2020-10-19 2021-02-19 中国工程物理研究院材料研究所 一种低温下快速制备尖晶石型Li4Ti5O12钛酸锂材料的方法

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