CN113178565A - 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 - Google Patents
制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113178565A CN113178565A CN202110330244.6A CN202110330244A CN113178565A CN 113178565 A CN113178565 A CN 113178565A CN 202110330244 A CN202110330244 A CN 202110330244A CN 113178565 A CN113178565 A CN 113178565A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixing
- additive
- precursor
- lithium
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 52
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 22
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 48
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 27
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 27
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 20
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 11
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 10
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 nickel cobalt lithium manganese aluminate Chemical class 0.000 claims description 4
- GLXDVVHUTZTUQK-UHFFFAOYSA-M lithium;hydroxide;hydrate Chemical group [Li+].O.[OH-] GLXDVVHUTZTUQK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 3
- OTYYBJNSLLBAGE-UHFFFAOYSA-N CN1C(CCC1)=O.[N] Chemical compound CN1C(CCC1)=O.[N] OTYYBJNSLLBAGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N aluminium isopropoxide Chemical compound [Al+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims 5
- 229910013596 LiOH—H2O Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PQVSTLUFSYVLTO-UHFFFAOYSA-N ethyl n-ethoxycarbonylcarbamate Chemical compound CCOC(=O)NC(=O)OCC PQVSTLUFSYVLTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007603 infrared drying Methods 0.000 description 1
- 229940040692 lithium hydroxide monohydrate Drugs 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Nickelates
- C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/50—Mixing liquids with solids
- B01F23/51—Methods thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
本发明公开了一种制备高镍正极材料的混料工艺及其应用，该混料工艺是将前驱体和锂源加入混料设备进行混料，得到混合料，待混合料混合均匀后，混料设备继续保持运转状态下，将液体喷雾到混合料中，待液体喷雾完成后出料，将所得混合料装入匣钵中进行烧结，液体为纯水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、添加剂溶液或添加剂分散液中的一种或多种。本发明的喷雾混料工艺，能使得混合料混合更均匀，而且因为适量雾状液滴的存在，使得锂源表面遇水微溶，能吸附前驱体，从而提高混合料的松装密度，进而将烧结过程的装钵量提高5‑40％，产能提升10‑30％。
Description
技术领域
本发明属于新能源锂离子电池正极材料制备工艺，具体涉及一种制备高镍正极材料的混料工艺及其应用。
背景技术
高镍三元材料(Ni含量≥50％)是当今最受市场欢迎的锂离子正极材料之一，如何从激烈的市场中脱颖而出，降本提效是关键。目前常规的高镍三元材料工艺是先经过一次混料，一次烧结，再通过水洗过程去掉一次烧结品表面的残余锂，接着进行二次混料、二次包覆烧结得最终成品料，而其中限制工艺产能的关键在于一次烧结的进料量，常见的手段是在材料性能能接受的基础上增加装钵量，或者换用松装密度更大的锂源(如Li2O，LiOH等)。
目前，高镍三元材料一次混料过程多采用LiOH·H2O或Li2CO3作为锂源，但这两种锂源松装密度都在0.4g/cm3左右，而前驱体的松装密度一般都在1.4g/cm3左右，当两者混合后因锂源的存在导致一混料的松装密度也会很小，使得一次烧结过程固定体积的装料匣钵(长宽高为330*330*100mm)实际装料量会受到限制。相关技术提到一种三元材料混料预处理的方法，该方法的目的是在一次混料前先通过红外干燥使单水氢氧化锂先脱掉结晶水，从而减轻锂源的重量，提高一次烧结过程装钵量以此提升产能，但是该方法需要额外新增干燥设备。还有相关技术记载了一种在正极材料基体上喷雾包覆添加剂的方法，并通过控制喷雾溶液的量来调控包覆量，该喷雾工艺的目的是用来调整包覆均匀度改善材料性能，且用于二次混料过程，并不能有效提高产能。相关技术还记载了一种喷雾处理类单晶前驱体以提高高镍单晶容量的方法，该方法先利用喷雾的方法添加剂喷到前驱体中，然后经400-800℃高温烧结，再研磨粉碎，最后再与锂源混合，再高温烧结最后得成品，可知该方案主要是提升材料性能，且与常规工艺相比要多一道混料工艺、多一道粉碎工艺和多一道烧结工艺，成本会较高。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种制备高镍正极材料的混料工艺及其应用，该混料工艺能够增加高镍正极材料混料松装密度，提升一烧过程的装钵量，从而在原工艺的基础上提升产能。
根据本发明的一个方面，提出了一种制备高镍正极材料的混料工艺，包括如下步骤：
S1：将前驱体和锂源加入混料设备进行混料，得到混合料；
S2：待所述混合料混合均匀后，混料设备继续保持运转状态下，将液体喷雾到混合料中；
S3：待所述液体喷雾完成后出料，将所得混合料装入匣钵中进行烧结，即得；
所述液体为纯水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、添加剂溶液或添加剂分散液中的一种或多种。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，还加入添加剂与前驱体和锂源一起混料。
在本发明的一些实施方式中，所述高镍正极材料中Ni元素的摩尔含量占过渡金属总摩尔量的50％以上；所述高镍正极材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍钴锰铝酸锂。
在本发明的一些实施方式中，所述锂源为LiOH·H2O、LiOH、CH3COOLi、Li2O或Li2CO3中的一种或多种。
在本发明的一些实施方式中，所述添加剂为过渡金属氧化物、过渡金属盐、异丙醇铝或钛酸丁酯中的一种或多种；所述添加剂溶液是将添加剂溶解到纯水中所制成的溶液；所述添加剂分散液是将添加剂分散到纯水中所制成的分散液。
在本发明的一些实施方式中，所述锂源中的锂元素与所述前驱体中过渡金属的摩尔比为(1-1.08)：1。
在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述混料的时间为20-60min。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述喷雾的速度为0.1-10g/s；所述喷雾的气压为0.1-0.6Mpa。
在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，喷雾所述液体的重量为所述前驱体重量的1％-15％。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述混合料装入匣钵的体积为匣钵体积的1/3-1，混合料的松装密度为0.4-1.5g/cm3。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述混合料的松装密度为0.7-1.5g/cm3。
本发明还提供所述的混料工艺在制备锂离子电池中的应用。
根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：
1、本发明喷雾混料工艺不需要新增大型设备，只需要在原产线混料设备基础上加装简单喷雾装置即可，改造简单，且成本低；
2、本发明的喷雾混料工艺，能使得混合料混合更均匀，而且因为适量雾状液滴的存在，使得锂源表面微溶，能吸附前驱体，从而提高混合料的松装密度，进而将烧结过程的装钵量提高5-40％，产能提升10-30％；
3、喷雾后混合料中少量的喷雾液和原料中含有的结晶水都能在烧结过程升温段烧除或脱离出去，并不会影响正极材料的物化电性能。
4、由于高镍三元材料一次混料中含有强碱，所以常规工艺会在混料过程中尽量避免和液体接触，以避免混料不均匀和设备腐蚀，而发明则是打破常规思维，在混料时喷雾液体，既能让液体与物料接触以提高松装密度，又能保证混料均匀，不影响材料性能，且喷雾量少，对设备损伤少。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为实施例1中一次混料的SEM图；
图2为对比例1中一次混料的SEM图；
图3为实施例1和对比例1高镍三元正极材料的循环曲线图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例制备了一种高镍三元正极材料，具体过程为：
S1：先将Ni0.92Co0.04Mn0.04(OH)2前驱体、LiOH·H2O混合，LiOH·H2O中的Li与前驱体中过渡金属的摩尔比为1.04，加入适量添加剂，混料30min；
S2：混料均匀后，继续保持混料设备正常运转，开始匀速喷雾纯水，喷雾速度为1g/s，喷雾压力为0.5Mpa，所喷纯水重量为前驱体重量的8％，在纯水喷雾的同时保持正常混料，待纯水喷雾完成后出料，得混合均匀高松装密度的高镍三元正极材料一次混料；
S3：将所得一次混料快速装入长宽高为330*330*100mm的匣钵中，装料体积为匣钵体积的2/3，然后将划线且摇钵、震钵好的一次混料进炉一次烧结，最后经破碎、水洗、二次混料及二次烧结得高镍三元正极材料粉末。
实施例2
本实施例制备了一种高镍三元正极材料，具体过程为：
S1：先将Ni0.80Co0.10Mn0.10(OH)2前驱体、LiOH·H2O混合，LiOH·H2O中的Li与前驱体中过渡金属的摩尔比为1.03，加入适量添加剂，混料20min；
S2：混料均匀后，继续保持混料设备正常运转，开始匀速喷雾乙醇，喷雾速度为0.1g/s，喷雾压力为0.3Mpa，所喷乙醇重量为前驱体重量的1％，在喷雾的同时保持正常混料，待喷雾完成后出料，得混合均匀高松装密度的高镍三元正极材料一次混料；
S3：将所得一次混料快速装入长宽高为330*330*100mm的匣钵中，装料体积为匣钵体积的1/3，然后将划线且摇钵、震钵好的一次混料进炉一次烧结，最后经破碎、水洗、二次混料及二次烧结得高镍三元正极材料粉末。
实施例3
本实施例制备了一种高镍三元正极材料，具体过程为：
S1：先将Ni0.70Co0.15Mn0.15(OH)2前驱体、LiOH·H2O混合，LiOH·H2O中的Li与前驱体中过渡金属的摩尔比为1.08，加入适量添加剂，混料60min；
S2：混料均匀后，继续保持混料设备正常运转，开始匀速喷雾氮甲基吡咯烷酮，喷雾速度为10g/s，喷雾压力为0.6Mpa，所喷氮甲基吡咯烷酮重量为前驱体重量的10％，在喷雾的同时保持正常混料，待喷雾完成后出料，得混合均匀高松装密度的高镍三元正极材料一次混料；
S3：将所得一次混料快速装入长宽高为330*330*100mm的匣钵中，装料体积为匣钵体积，然后将划线且摇钵、震钵好的一次混料进炉一次烧结，最后经破碎、水洗、二次混料及二次烧结得高镍三元正极材料粉末。
实施例4
本实施例制备了一种高镍三元正极材料，具体过程为：
S1：先将Ni0.60Co0.20Mn0.20(OH)2前驱体、Li2CO3混合，Li2CO3中的Li与前驱体中过渡金属的摩尔比为1.0，混料40min；
S2：混料均匀后，将添加剂均匀分散到纯水中制得添加剂分散液，保持混料设备正常运转，开始匀速喷雾添加剂分散液，喷雾速度为5g/s，喷雾压力为0.5Mpa，所喷添加剂分散液重量为前驱体重量的6％，在添加剂分散液喷雾的同时保持正常混料，待喷雾完成后出料，得混合均匀高松装密度的高镍三元正极材料一次混料；
S3：将所得一次混料快速装入长宽高为330*330*100mm的匣钵中，装料体积为匣钵体积的1/2，然后将划线且摇钵、震钵好的一次混料进炉一次烧结，最后经破碎、水洗、二次混料及二次烧结得高镍三元正极材料粉末。
对比例1
本对比例制备了一种高镍三元正极材料，与实施例1的区别在于一次混料后不经过喷雾处理，直接进行一次烧结，具体过程为：
S1：先将Ni0.92Co0.04Mn0.04(OH)2前驱体、LiOH·H2O混合，LiOH·H2O中的Li与前驱体中过渡金属的摩尔比为1.04，加入适量添加剂，混料30min后进行出料，得高镍三元正极材料一次混料；
S2：将所得一次混料快速装入长宽高为330*330*100mm的匣钵中，装料体积为匣钵体积的2/3，然后将划线且摇钵、震钵好的一次混料进炉一次烧结，最后经破碎、水洗、二次混料及二次烧结得高镍三元正极材料粉末。
试验例
本试验例测试了实施例1和对比例1制备的高镍三元正极材料的性能及制备过程的粉末数据，其结构如表1所示。
表1实施例1和对比例1制备过程的粉末数据和电化学能数据对比
上述对比例1是目前市场上高镍三元正极材料常用的生产工艺，由表1可以看出，实施例1的松装密度明显比对比例1的高，而且一次烧结后，经过喷雾处理后的一次烧结品表面的Li2CO3和残余总锂都没有明显增加，最终成品的电化学性能与对比例1相当，产能提升了15.6％，表明本发明的混料工艺在提升产能的同时不影响材料的性能。
图1为实施例1中一次混料的SEM图，图2为对比例1中一次混料的SEM图，对比图1和图2可知，因为喷雾液体的作用使得锂源表面粘性增加，吸附细小前驱体而成球，从而明显提升了一次混料的松装密度。
图3为实施例1和对比例1成品的循环曲线图(半电池，2.8-4.25V，1C，100周循环)，可知两者的循环稳定性能趋势基本处于同一水准，表明本发明经过喷雾处理后的材料产能明显增加，且对材料的电化学性能没有影响。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种制备高镍正极材料的混料工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将前驱体和锂源加入混料设备进行混料，得到混合料；
S2：待所述混合料混合均匀后，混料设备继续保持运转状态下，将液体喷雾到混合料中；
S3：待所述液体喷雾完成后出料，将所得混合料装入匣钵中进行烧结，即得；
所述液体为纯水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、添加剂溶液或添加剂分散液中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的混料工艺，其特征在于，所述高镍正极材料中Ni元素的摩尔含量占过渡金属总摩尔量的50％以上；所述高镍正极材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍钴锰铝酸锂。
3.根据权利要求1所述的混料工艺，其特征在于，所述锂源为LiOH·H2O、LiOH、CH3COOLi、Li2O或Li2CO3中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的混料工艺，其特征在于，所述添加剂为过渡金属氧化物、过渡金属盐、异丙醇铝或钛酸丁酯中的一种或多种；所述添加剂溶液是将添加剂溶解到纯水中所制成的溶液；所述添加剂分散液是将添加剂分散到纯水中所制成的分散液。
5.根据权利要求1所述的混料工艺，其特征在于，所述锂源中的锂元素与所述前驱体中过渡金属的摩尔比为(1-1.08)：1。
6.根据权利要求1所述的混料工艺，其特征在于，步骤S1中，还加入添加剂与前驱体和锂源一起混料；步骤S1中，所述混料的时间为20-60min。
7.根据权利要求1所述的混料工艺，其特征在于，步骤S2中，所述喷雾的速度为0.1-10g/s；所述喷雾的气压为0.1-0.6Mpa。
8.根据权利要求1所述的混料工艺，其特征在于，步骤S2中，喷雾所述液体的重量为所述前驱体重量的1％-15％。
9.根据权利要求1所述的混料工艺，其特征在于，步骤S3中，所述混合料装入匣钵的体积为匣钵体积的1/3-1，松装密度为0.4-1.5g/cm3。
10.权利要求1-9任一项所述的混料工艺在制备锂离子电池中的应用。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110330244.6A CN113178565B (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 |
| DE112021005734.0T DE112021005734T5 (de) | 2021-03-29 | 2021-12-29 | Mischprozess zum herstellen von kathodenmaterial mit hohem nickelgehalt und anwendung davon |
| ES202390077A ES2956824R1 (es) | 2021-03-29 | 2021-12-29 | Proceso de mezcla para preparar material catódico con alto contenido en níquel y aplicación del mismo |
| HU2200265A HUP2200265A1 (hu) | 2021-03-29 | 2021-12-29 | Keverési eljárás magas nikkeltartalmú katódanyag elõállításához és annak felhasználása |
| GB2310094.4A GB2618690A (en) | 2021-03-29 | 2021-12-29 | Material mixing process for preparing high-nickel positive electrode material and use thereof |
| PCT/CN2021/142277 WO2022206065A1 (zh) | 2021-03-29 | 2021-12-29 | 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 |
| US18/216,623 US20230352679A1 (en) | 2021-03-29 | 2023-06-30 | Mixing process for preparing high nickel cathode material and application thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110330244.6A CN113178565B (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113178565A true CN113178565A (zh) | 2021-07-27 |
| CN113178565B CN113178565B (zh) | 2023-06-16 |
Family
ID=76922408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110330244.6A Active CN113178565B (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230352679A1 (zh) |
| CN (1) | CN113178565B (zh) |
| DE (1) | DE112021005734T5 (zh) |
| ES (1) | ES2956824R1 (zh) |
| GB (1) | GB2618690A (zh) |
| HU (1) | HUP2200265A1 (zh) |
| WO (1) | WO2022206065A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114843505A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-02 | 武汉工程大学 | 一种延缓镍钴锰酸锂正极材料烧结过程中匣钵腐蚀的方法 |
| WO2022206065A1 (zh) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 广东邦普循环科技有限公司 | 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117038956B (zh) * | 2023-10-09 | 2024-01-23 | 浙江帕瓦新能源股份有限公司 | 无钴高镍正极材料及其制备方法、锂离子电池 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1956242A (zh) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | 比亚迪股份有限公司 | 三元复合锂离子电池正极材料的制备方法 |
| CN103151512A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-12 | 山东海特电子新材料有限公司 | 锂离子电池三元正极材料的湿法制备工艺 |
| CN103904319A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-07-02 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种动力型镍钴锰酸锂正极材料的制备方法 |
| CN103928679A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-07-16 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | 一种锂盐和锂离子正极材料前驱体均匀混合的方法 |
| CN107895793A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-04-10 | 格林美（无锡）能源材料有限公司 | 一种钨掺杂硼化物包覆的锂电池正极材料及其制备方法 |
| CN108258188A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-07-06 | 安徽益佳通电池有限公司 | 一种锂离子电池电极浆料的干混制备方法 |
| US20190051929A1 (en) * | 2016-03-24 | 2019-02-14 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same, positive electrode mixed material paste for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| CN111261851A (zh) * | 2018-12-03 | 2020-06-09 | 北大先行科技产业有限公司 | 一种锂离子电池三元正极材料及其制备方法 |
| CN112349902A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-02-09 | 江苏合志新能源材料技术有限公司 | 锂离子电池三元正极材料及其制备方法、正极和锂离子电池 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11289689B2 (en) * | 2017-05-01 | 2022-03-29 | Utbattele, Llc | Method of solvent-free manufacturing of composite electrodes incorporating radiation curable binders |
| CN108199037B (zh) * | 2017-12-25 | 2020-07-24 | 格林美（无锡）能源材料有限公司 | 一种阴阳离子混合掺杂的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法 |
| CN113178565B (zh) * | 2021-03-29 | 2023-06-16 | 广东邦普循环科技有限公司 | 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 |
-
2021
- 2021-03-29 CN CN202110330244.6A patent/CN113178565B/zh active Active
- 2021-12-29 DE DE112021005734.0T patent/DE112021005734T5/de active Pending
- 2021-12-29 ES ES202390077A patent/ES2956824R1/es active Pending
- 2021-12-29 GB GB2310094.4A patent/GB2618690A/en active Pending
- 2021-12-29 HU HU2200265A patent/HUP2200265A1/hu unknown
- 2021-12-29 WO PCT/CN2021/142277 patent/WO2022206065A1/zh active Application Filing
-
2023
- 2023-06-30 US US18/216,623 patent/US20230352679A1/en active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1956242A (zh) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | 比亚迪股份有限公司 | 三元复合锂离子电池正极材料的制备方法 |
| CN103151512A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-12 | 山东海特电子新材料有限公司 | 锂离子电池三元正极材料的湿法制备工艺 |
| CN103904319A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-07-02 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种动力型镍钴锰酸锂正极材料的制备方法 |
| CN103928679A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-07-16 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | 一种锂盐和锂离子正极材料前驱体均匀混合的方法 |
| US20190051929A1 (en) * | 2016-03-24 | 2019-02-14 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same, positive electrode mixed material paste for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| CN107895793A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-04-10 | 格林美（无锡）能源材料有限公司 | 一种钨掺杂硼化物包覆的锂电池正极材料及其制备方法 |
| CN108258188A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-07-06 | 安徽益佳通电池有限公司 | 一种锂离子电池电极浆料的干混制备方法 |
| CN111261851A (zh) * | 2018-12-03 | 2020-06-09 | 北大先行科技产业有限公司 | 一种锂离子电池三元正极材料及其制备方法 |
| CN112349902A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-02-09 | 江苏合志新能源材料技术有限公司 | 锂离子电池三元正极材料及其制备方法、正极和锂离子电池 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022206065A1 (zh) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 广东邦普循环科技有限公司 | 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 |
| GB2618690A (en) * | 2021-03-29 | 2023-11-15 | Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd | Material mixing process for preparing high-nickel positive electrode material and use thereof |
| ES2956824R1 (es) * | 2021-03-29 | 2024-04-01 | Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd | Proceso de mezcla para preparar material catódico con alto contenido en níquel y aplicación del mismo |
| CN114843505A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-02 | 武汉工程大学 | 一种延缓镍钴锰酸锂正极材料烧结过程中匣钵腐蚀的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB202310094D0 (en) | 2023-08-16 |
| GB2618690A (en) | 2023-11-15 |
| ES2956824R1 (es) | 2024-04-01 |
| ES2956824A2 (es) | 2023-12-28 |
| DE112021005734T5 (de) | 2023-08-10 |
| WO2022206065A1 (zh) | 2022-10-06 |
| HUP2200265A1 (hu) | 2022-12-28 |
| US20230352679A1 (en) | 2023-11-02 |
| CN113178565B (zh) | 2023-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113178565B (zh) | 制备高镍正极材料的混料工艺及其应用 | |
| KR102388331B1 (ko) | 고전압 리튬 니켈 코발트 망간 산화물 전구체, 이의 제조방법, 및 고전압 리튬 니켈 코발트 망간 산화물 캐쏘드 재료 | |
| JP7236631B2 (ja) | ニッケル三元正極材料の表面改質方法 | |
| CN108172822B (zh) | 镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法 | |
| US10916767B2 (en) | Carbon-coated ternary positive electrode material, preparation method therefor, and lithium ion battery | |
| US9559351B2 (en) | Nickel composite hydroxide particles and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| KR101554081B1 (ko) | 가용성 염기 함량이 낮은 고 니켈 캐소드 재료 | |
| WO2012131881A1 (ja) | ニッケルマンガン複合水酸化物粒子とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、および非水系電解質二次電池 | |
| CN111916727B (zh) | 一种双离子湿法掺杂的三元高镍正极材料及其制备方法 | |
| WO2016155313A1 (zh) | 一种高容量镍钴基锂离子正极材料及其制备方法 | |
| CN106784675A (zh) | 一种锂电池正极材料的干法包覆方法 | |
| JP2020535104A (ja) | 水酸化ニッケルコバルトマンガン、正極材料及びその製造方法、並びにリチウムイオン電池 | |
| WO2023207281A1 (zh) | 镁钛共掺杂碳酸钴的制备方法及其应用 | |
| CN111540898A (zh) | 一种一次颗粒均一性好的前驱体的制备方法和应用 | |
| CN114520319B (zh) | 一种锂二次电池镍基正极材料及其制备方法 | |
| WO2023184996A1 (zh) | 一种改性高镍三元正极材料及其制备方法 | |
| WO2023000541A1 (zh) | 一种高镍三元电极复合材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN113683071A (zh) | 一种高倍率磷酸铁锂的制备方法 | |
| CN112794371A (zh) | 低成本高镍三元锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN113328072A (zh) | 高镍三元锂离子电池正极材料及其生产方法 | |
| WO2019181788A1 (ja) | 正極用化合物 | |
| JPWO2019065254A1 (ja) | 正極活物質、及び、その製造方法、並びに、正極、及びリチウムイオン電池 | |
| CN112599763A (zh) | 一种三元单晶正极材料及其制备方法和用途 | |
| JP7109334B2 (ja) | 全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法及び全固体リチウムイオン電池の製造方法 | |
| KR20160097765A (ko) | 리튬 함유 인산화물의 탄소 코팅 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |