CN114573048A - 一种锂电正极材料的制备方法及锂电正极材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂电正极材料的制备方法，尤其是一种锂电正极材料的低能耗制备方法及由其制得的锂电正极材料。该制备方法为将锂源与前驱体按(1.0‑1.07):1混合均匀，以1.0‑2.5℃/min的升温速率升温至940‑960℃，烧结10‑15h，即得。所制得锂电正极材料烧结料的硬度低，进而在后续破碎工序中采用弱破的方式来使正极材料保持颗粒完整性，减少细粉产生，降低正极材料的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂电正极材料的制备方法，尤其涉及一种锂电正极材料的低能耗制备方法；
本发明还涉及一种上述制备方法制得的锂电正极材料。
背景技术
锂电正极材料普遍采用的制备方法为共沉淀-高温固相合成法，即将共沉淀制备的前驱体与锂源经高温烧结后制备而成。目前正极材料的烧结制度制备出的烧结料普遍硬度较高。众所周知，不同的硬度对应不同的破碎方式，一般硬度较大的物料采用更强的破碎条件进行破碎，但是破碎强度过大，会导致颗粒易破碎，细粉产出多，易引入金属杂质且成本较高等问题。而硬度小的物料则可以采用较弱的破碎条件进行破碎，显然，弱破的方式可以使正极材料颗粒完整性更好，缺陷少，细粉少，性能得到提升。所以如何降低烧结物料硬度，进而采用较弱的条件破碎，以使正极材料的颗粒完整性更好是需要解决的问题之一。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂电正极材料的制备方法和由其制备的锂电正极材料，通过适当的物料配比和烧结条件，降低了正极材料烧结料硬度，进而在后续破碎工序中采用弱破的方式来使正极材料保持颗粒完整性，减少细粉产生，降低正极材料的制造成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种锂电正极材料的制备方法，将锂源中的锂与前驱体按摩尔比(1.0-1.07):1混合均匀，装入匣钵中，将物料等分为若干份，匣钵按照两层两列或两层四列的排布方式，在推板窑或辊道窑中以1.0-2.5℃/min的升温速率升温至940-960℃，烧结10-15h，得硬度范围为0.5-1.15MPa的烧结料，经破碎，即得锂电正极材料。
本发明中烧结料的硬度低，因此烧结之后采用弱破方式进行烧结料的破碎。优选地，所述弱破方式可以是采取胶体磨或机械磨进行破碎。
本发明在制备锂电正极材料过程中所得到的烧结料的硬度比现有技术低的多，因此可采用胶体磨或机械磨进行破碎，破碎强度小，得到的正极材料颗粒完整性更好，圆润度高，细粉更少，正极材料的性能更高。
优选地，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂或硝酸锂中的一种或多种。
优选地，所述锂源中的锂与前驱体的摩尔比例为(1.04-1.05):1。正极材料前驱体与锂源混合物在烧结过程中，锂源在高温下会挥发一部分，在具体实施过程会采用锂源中n(Li)/n(Me)＞1.0来补充这部分损失，Me为过渡金属，如Ni、Co、Mn等，n(Me)指的是前驱体中所有过渡金属的物质的量之和。但当锂配比过高时，会造成正极材料表面残锂升高，烧结料硬度增大，进而影响其电化学性能，因此选择合适的锂配比对本发明非常关键。
优选地，所述升温速率为1.5-2.0℃/min。
正极材料前驱体与锂源混合物在烧结过程中主要包括热分解和固相化学反应两部分，其中升温阶段主要影响热分解部分，主要发生如下反应：
LiOH﹒H2O(s)→LiOH(s)+H2O(g)
2LiOH(s)→Li2O(s)+H2O(g)
Li2CO3(s)→Li2O(s)+CO2(g)
Me(OH)2(s)→MeO(s)+H2O(g)
以上反应符合热分解通式：
A(s)→B(s)+C(g)
即分两步进行，先在固相A中生成新相B的核，若升温速率太高，会导致新相B核生长过快，不利于后续的固相化学反应，若升温过慢，则会降低生产效率。因此，合适的升温速率，对本发明同样重要，与适当的锂源配比因素相互结合，会使正极材料锂化更均匀，烧结料硬度更小。
固相化学反应如下：
0.5Li2O+MeO+0.25O2→LiMeO2
主要是在高温条件下Li2O与MeO的晶粒界面发生反应，生成层状化合物LiMeO2，该反应的第一步是在晶粒界面或界面临近的反应物晶格中生成LiMeO2，即Li2O晶格中Li+从Li2O晶格中脱出，扩散至MeO晶格中的氧八面体的八面体空位。温度过低时，反应不完全，容易生成无定型材料，结晶性不好，并且容易含有杂相。温度过高时，易生成缺氧型化合物并促进二次再结晶，同时晶粒变大，比表变小，不利于Li+的脱出和嵌入。
进一步地，所述前驱体的化学式为NixCoyMn(1-x-y)(OH)2，其中0.45≤x≤0.75，0.2≤y≤0.35，0＜x+y＜1。
优选地，所述前驱体的D50为10-13μm，比表面积为4-8m2/g。
本发明给还提供一种由上述方法制得的锂电正极材料，所述锂电正极材料的化学式为LiaNixCoyMn(1-x-y)O2，其中1.0≤a≤1.07，0.45≤x≤0.75，0.2≤y≤0.35，0＜x+y＜1。
所述锂电正极材料D0’＞3.0μm，D50’为11-15μm，碳酸锂含量为0.09-0.13wt％，氢氧化锂含量为0.10-0.135wt％。
本发明通过选取特殊的锂源配比和烧结条件，降低了正极材料烧结料硬度，进而在后续破碎工序中采用胶体磨或机械磨等弱破的方式来使正极材料保持颗粒完整性，避免了气流磨破碎易产生收尘细粉和引入金属杂质的缺点，大大降低了正极材料的制造成本，且循环性能改善明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明背景技术和实施例的技术方案，下面将对背景技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图可能仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例1-2和对比例1-2的循环性能图；
图2为烧结物料在匣钵中的位置区域图；
图3为硬度测试稳定性实验所选取的烧结物料在匣钵中的位置区域图；
图4为实施例1-5及对比例1-2中硬度测试所选取的烧结物料在匣钵中的位置区域图。
附图标记说明：1-5为物料硬度测试取样区域。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例中的烧结物料硬度测试方法如下：
S1：选取5个不同匣钵的中心区域的烧结物料，如图3所示的位置；
S2：将选取的烧结料置于电子式推拉力试验机(乐清市艾德堡仪器有限公司制造)基座上，施压压力部件为直径16.16mm的圆片，该部件以10mm/min的速度匀速垂直下压；
S3：当烧结物料被压裂后，外置传感器自动记录压力值，该值与施加压力的圆片的面积比值即为压强，该压强代表烧结物料的硬度。
本发明提供的测试方法稳定、可靠，可以有效测试烧结物料的硬度。表1中测试过程中使用的前驱体、烧结步骤皆与实施例1相同，具体的烧结温度、升温速率以及恒温时间如表1所示。
表1正极材料制备参数与烧结料硬度关系
表1显示，稳定性RSD在5％水平，表明该测试方法稳定、可靠，可以有效的测试烧结物料的硬度。
实施例中，测试粒度通过马尔文粒度仪测得，残碱通过酸碱滴定仪测得，正极材料烧结料硬度通过上述方法测得，半电池通过扣式电池测得。
实施例1
一种锂电正极材料的制备方法如下：
(1)将三元前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2与碳酸锂按摩尔比n(Li)/n(Me)＝1.05混合均匀，其中，前驱体D50为12μm，比表面积为6m2/g。
(2)将混合均匀的物料松装振平装入匣钵中，切块，其形状如图2所示；
(3)将装好物料的匣钵按1.5℃/min升温至950℃并保温10h在推板窑中进行烧结；降温后得到烧结料，分别测试1-5等五个位置的物料硬度，如图4所示。
(4)所得烧结料经胶体磨破碎后得到所述锂电正极材料Li1.05Ni0.5Co0.2Mn0.3O2，测试粒度、残碱、半电池容量及循环等物化特征和性能，如表2所示。
实施例2
一种锂电正极材料的制备方法如下：
(1)将三元前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2与碳酸锂按摩尔比n(Li)/n(Me)＝1.05混合均匀，其中，前驱体D50为12μm，比表面积为6m2/g。
(2)将混合均匀的物料松装振平装入匣钵中，切块，其形状如图2所示；
(3)将装好物料的匣钵按2℃/min升温至950℃并保温10h在推板窑中进行烧结；降温后得到烧结料，分别测试1-5等五个位置的物料硬度，如图4所示。
(4)所得烧结料经胶体磨破碎后得到所述锂电正极材料Li1.05Ni0.5Co0.2Mn0.3O2，测试粒度、残碱、半电池容量及循环等物化特征和性能，如表2所示。
实施例3
一种锂电正极材料的制备方法如下：
(1)将三元前驱体Ni0.45Co0.35Mn0.2(OH)2与氢氧化锂按摩尔比n(Li)/n(Me)＝1.04混合均匀，其中，前驱体D50为10μm，比表面积为5m2/g。
(2)将混合均匀的物料松装振平装入匣钵中，切块，其形状如图2所示；
(3)将装好物料的匣钵按1.5℃/min升温至940℃并保温15h在推板窑中进行烧结；降温后得到烧结料。
(4)所得烧结料经胶体磨破碎后得到所述锂电正极材料Li1.04Ni0.45Co0.35Mn0.2O2。
实施例4
一种锂电正极材料的制备方法如下：
(1)将三元前驱体Ni0.7Co0.2Mn0.1(OH)2与碳酸锂按摩尔比n(Li)/n(Me)＝1.07混合均匀，其中，前驱体D50为11μm，比表面积为8m2/g。
(2)将混合均匀的物料松装振平装入匣钵中，切块，其形状如图2所示；
(3)将装好物料的匣钵按2℃/min升温至960℃并保温12h在推板窑中进行烧结；降温后得到烧结料。
(4)所得烧结料经胶体磨破碎后得到所述锂电正极材料Li1.07Ni0.7Co0.2Mn0.1O2。
实施例5
一种锂电正极材料的制备方法如下：
(1)将三元前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2与硝酸锂按摩尔比n(Li)/n(Me)＝1.02混合均匀，其中，前驱体D50为12μm，比表面积为6m2/g。
(2)将混合均匀的物料松装振平装入匣钵中，切块，其形状如图2所示；
(3)将装好物料的匣钵按1.5℃/min升温至950℃并保温10h在推板窑中进行烧结；降温后得到烧结料。
(4)所得烧结料经机械磨破碎后得到所述锂电正极材料Li1.02Ni0.5Co0.2Mn0.3O2。
对比例1
一种锂电正极材料的制备方法如下：
(1)将三元前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2与碳酸锂按摩尔比Li/Me＝1.08混合均匀，其中，前驱体D50为12μm，BET比表面积为6m2/g。
(2)将混合均匀的物料松装振平装入匣钵中，切块，其形状如图2所示；
(3)将装好物料的匣钵按1.5℃/min升温至950℃并保温10h在推板窑中进行烧结；降温后得到烧结料。分别测试1-5等五个位置的物料硬度，如图4所示。
(4)所得烧结料经气流磨破碎后得到所述锂电正极材料Li1.08Ni0.5Co0.2Mn0.3O2，测试粒度、残碱、半电池容量及循环等物化特征和性能，如表2所示。
对比例2
一种锂电正极材料的制备方法如下：
(1)将三元前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2与碳酸锂按摩尔比Li/Me＝1.05混合均匀，其中，前驱体D50为12μm，BET比表面积为6m2/g。
(2)将混合均匀的物料松装振平装入匣钵中，切块，其形状如图2所示；
(3)将装好物料的匣钵按5℃/min升温至950℃并保温10h在推板窑中进行烧结；降温后得到烧结料。分别测试1-5等五个位置的物料硬度，如图4所示。
(4)所得烧结料经气流磨破碎后得到所述锂电正极材料Li1.05Ni0.5Co0.2Mn0.3O2，测试粒度、残碱、半电池容量及循环等物化特征和性能，如表2所示。
表2实施例1-2及对比例1-2所得正极材料制备参数和性能指标
可见，本发明提供的正极材料制备方法可以使正极材料烧结前后体积变化(表征为(1-烧结后体积/烧结前体积)*100％)控制在20％-21％，即容器内不同部位的烧结料收缩均匀，硬度明显降低并趋于一致，烧结均一性更好。
另外，如图1所示，实施例1-2与对比例1-2相比，材料循环性能明显提高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“优选实施方式”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种锂电正极材料的制备方法，其特征在于：将锂源与前驱体混合均匀，以1.0-2.5℃/min的升温速率升温至940-960℃，烧结10-15h，得烧结料，经破碎，即得锂电正极材料；
所述烧结料的硬度范围为0.5-1.15MPa；
所述锂源中的锂与前驱体的摩尔比为(1.0-1.07):1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源中的锂与前驱体的摩尔比为(1.04-1.05):1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述升温速率为1.5-2.0℃/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂或硝酸锂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体的化学式为NixCoyMn(1-x-y)(OH)2，其中0.45≤x≤0.75，0.2≤y≤0.35，0＜x+y＜1。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体的D50为10-13μm，比表面积为4-8m2/g。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述破碎采用的是弱破方式。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述弱破方式是采取胶体磨或机械磨进行破碎。
9.一种由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的锂电正极材料，其特征在于，所述锂电正极材料的化学式为LiaNixCoyMn(1-x-y)O2，其中1.0≤a≤1.07，0.45≤x≤0.75，0.2≤y≤0.35，0＜x+y＜1。
10.根据权利要求9所述的锂电正极材料，其特征在于，所述锂电正极材料D0’＞3.0μm，D50’为11-15μm，碳酸锂含量为0.09-0.13wt％，氢氧化锂含量为0.10-0.135wt％。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070202405A1 (en) * | 2004-04-27 | 2007-08-30 | Mitsubishi Chemical Corporation | Layered Lithium Nickel Manganese Cobalt Composite Oxide Powder For Material Of Positive Electrode Of Lithium Secondary Battery, Process For Producing The Same, Positive Electrode Of Lithium Secondary Battery Therefrom, And Lithium Secondary Battery |
| CN104037401A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-10 | 中信国安盟固利电源技术有限公司 | 一种适合高压用的镍钴锰酸锂三元正极材料 |
| CN105591096A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-05-18 | 无锡凯力克能源材料有限公司 | 循环寿命高于3000次镍钴锰酸锂三元正极材料的工业化生产方法 |
| CN106450155A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-02-22 | 贵州振华新材料有限公司 | 球形或类球形锂离子电池正极材料及制法和应用 |
-
2022
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070202405A1 (en) * | 2004-04-27 | 2007-08-30 | Mitsubishi Chemical Corporation | Layered Lithium Nickel Manganese Cobalt Composite Oxide Powder For Material Of Positive Electrode Of Lithium Secondary Battery, Process For Producing The Same, Positive Electrode Of Lithium Secondary Battery Therefrom, And Lithium Secondary Battery |
| CN104037401A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-10 | 中信国安盟固利电源技术有限公司 | 一种适合高压用的镍钴锰酸锂三元正极材料 |
| CN105591096A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-05-18 | 无锡凯力克能源材料有限公司 | 循环寿命高于3000次镍钴锰酸锂三元正极材料的工业化生产方法 |
| CN106450155A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-02-22 | 贵州振华新材料有限公司 | 球形或类球形锂离子电池正极材料及制法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 宋顺林等: "三元材料及其前驱体产业化关键设备的应用" * |
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