CN117374260A - 一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法 - Google Patents
一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117374260A CN117374260A CN202311672185.6A CN202311672185A CN117374260A CN 117374260 A CN117374260 A CN 117374260A CN 202311672185 A CN202311672185 A CN 202311672185A CN 117374260 A CN117374260 A CN 117374260A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite oxide
- cobalt manganese
- nickel cobalt
- lithium
- equal
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 21
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 6
- 238000010902 jet-milling Methods 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 3
- IQNRLBUERLDDJA-UHFFFAOYSA-N O(O)O.[Co].[Mn].[Ni] Chemical compound O(O)O.[Co].[Mn].[Ni] IQNRLBUERLDDJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CXULZQWIHKYPTP-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[Mn++].[Co++].[Ni++] CXULZQWIHKYPTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DDXROPFGVVLFNZ-UHFFFAOYSA-H cobalt(2+) manganese(2+) nickel(2+) tricarbonate Chemical compound [Mn+2].[Co+2].C([O-])([O-])=O.[Ni+2].C([O-])([O-])=O.C([O-])([O-])=O DDXROPFGVVLFNZ-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- SEVNKUSLDMZOTL-UHFFFAOYSA-H cobalt(2+);manganese(2+);nickel(2+);hexahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mn+2].[Co+2].[Ni+2] SEVNKUSLDMZOTL-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 35
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011076 safety test Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- 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
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- 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
-
- 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法。在一次混合时加入的添加剂,主要作用为降低烧结后材料的一次颗粒尺寸,使Li+的扩散路径变短,有利于Li+在层状结构上的脱嵌,从而改善高镍材料的倍率性能。在一次包覆时加入添加剂,添加剂具备较大的比表面积、使材料能够具有较快的传速率及较强的电磁波吸收能力,赋予锂电芯较高的能量密度、较好的充放电倍率性能和较长的循环寿命,从而优化倍率性能和循环性能。在二次包覆时加入添加剂,减少导电剂与针刺钢针的直接接触,降低了短路电流,从而防止电池发生热失控;增加了电池挤压过程中的强度,避免因变形导致电池内短路引发测试失效。
Description
技术领域
本发明属于电池正极材料领域,特别是涉及一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池具有高压平台、长循环寿命、自放电低,无记忆效应、绿色环保等优势受到人们广泛的青睐,但同时,其安全性能、大电流放电性能较差,安全是目前新能源汽车动力电池应用的基础和前提。致力于寻求电池性能与安全性的平衡,以在保障安全的前提下,尽可能地优化电池的使用性能。针刺测试是一种广泛使用的锂离子电池安全测试,用于评估电池内部短路,同时这也是电池火灾的主要原因之一。现有锂电池电池针刺测试通过率偏低,因针刺时,电芯内部瞬间产生短路电流造成电心温度上升较快,导致针刺测试失效。
从锂离子正极材料方面解决,三元材料能量密度高及充电效率高,低温放电性能好的优势,三元材料中高镍材料具有较高的比容量,能量密度强,续航里程长。高镍材料,容量高引发安全问题也严重。类单晶高镍化学性质稳定,掺杂和包覆可提升三元材料的安全性能。所以本发明是改进高镍材料制成锂离子电池的安全性能,我们在改善锂离子电池安全性能的同时也兼顾了改善了高镍材料的循环和倍率性能。
发明内容
本发明的目的是提供了一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物材料,可以改善锂离子电池改善电池针刺性能;在一次混合时加入的添加剂,主要作用为降低烧结后材料的一次颗粒尺寸,通过降低一次颗粒尺寸,使Li+的扩散路径变短,有利于Li+在层状结构上的脱嵌,从而改善高镍材料的倍率性能。在一次包覆时加入的包覆添加剂,添加剂具备较大的比表面积、使材料能够具有较快的传速率及较强的电磁波吸收能力,赋予锂电芯较高的能量密度、较好的充放电倍率性能和较长的循环寿命,从而优化产品的倍率性能和循环性能。在二次包覆时加入的包覆添加剂,添加剂具有阻燃性能。一方面,通过包覆添加剂减少导电剂与针刺钢针的直接接触,降低了短路电流,从而防止电池发生热失控。另一方面,添加剂提升材料抗压能力,增加了电池挤压过程中的强度,避免因变形导致电池内短路引发测试失效。
为了达到上述目的,本发明有以下技术方案:
一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物,所述类单晶锂镍钴锰复合氧化物的通式为LiaNixCoyMn1-x-yMbNcO2·ZdO2式中,1.0≤a≤1.1,0.5≤x≤0.9,0.1≤y≤0.2,M与LiaNixCoyMn1-x-yMbNcO2·ZdO2质量比0.12%≤b≤0.52%,N与 LiaNixCoyMn1-x-yMbNcO2·ZdO2质量比0.13%≤c≤0.83%,Z与 LiaNixCoyMn1-x-yMbNcO2·ZdO2质量比0.05%≤d≤0.15%,其中,添加元素M为Al、Zr或Sr中的至少一种,添加元素N为 Al、W、Co中的至少一种,添加元素Z为B、Ti、Mg中的至少一种。
进一步,所述类单晶锂镍钴锰复合氧化物中的锂源为碳酸锂或氢氧化锂中的至少一种,所述元素A1来源于A1203或A1(OH)3中的一种,元素Zr来源于ZrO2,元素Sr来源于SrCO3、Sr(OH)或Sr0中的至少一种,元素W来源于WO3,元素Co来源于Co(OH)2或Co203中的至少一种,元素B来源于H3BO3或B203中的至少一种,元素Ti来源TiO或异丙醇钛中的至少一种,元素Mg来源于MgO或Mg(OH)2中的至少一种。
进一步,所述复合氧化物在电镜扫描下为类单晶形貌的高镍三元正极材料,所述高镍三元正极材料的D50为3.0-4.0um 。
进一步,所述复合氧化物的前驱体D50为2.4-3.0μm,所述前驱体为镍钴锰氢氧化物、镍钴锰羟基氧化物、镍钴锰碳酸物或镍钻锰氧化物中的一种。
本发明还提供了一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法,包括如下工序:
(1)所述前驱体与锂盐及添加元素M的一次混合工序;
(2)混合后的一次烧结工序;
(3)烧结后的对辊工序;
(4)对辊后的气流粉碎工序;
(5)气流粉碎的一次包覆工序;
(6)一次包覆后的二次烧结工序;
(7)二次烧结后的二次对辊工序;
(8)二次对辊后的二次包覆工序;
(9)二次包覆后的三次烧结工序;
(10)三次烧结后的合批筛分工序。
进一步,所述一次烧结工序的温度为700-900℃,时间为5-30h。
进一步,所述二次烧结工序的温度为500-700℃,时间为3-20h。
进一步,所述三次烧结工序的温度为100-500℃,时间为3-17h。
有益效果
与现有技术相比本发明合成的高镍材料,可以保证材料的循环特性。混料的添加剂的加入,混料时的添加剂使材料一次颗粒降低,更利于锂离子的嵌入和脱出,提升材料容量。添加剂使材料具有较快的传速率及较强的电磁波吸收能力,能赋予锂电芯高能量密度、充放电倍率好和较长的循环寿命,优化产品的倍率性能和循环性能。通过二次包覆添加剂减少导电剂与针刺钢针的直接接触,降低了短路电流,从而防止电池发生热失控,同时提升材料抗压能力,增加了电池挤压过程中的强度,避免因变形导致电池内短路引发测试失效。本发明方法制备的材料具有容量高、倍率好、循环好、安全性高的优点。
附图说明
图1是实施例1制备的镍钴锰三元材料的SEM图片;
图2是实施例1与比较例1、比较例2和比较例3的常温循环对比图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,以下结合实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
选择D50为2.7um的Ni0.75Co0.1Mn0.15(OH)2前驱体,将前驱体与氢氧化锂按1.07的摩尔比,并且添加0.12%的Al元素、0.22%的Zr元素、0.15%的Sr元素。A1源使用A1203,Zr源使用Zr02,Sr源使用SrCO3。在高速混合机中混合均匀。将混合均匀的物料放置烧结炉中以3℃/min的升温速率升温至800℃并保温12h。之后随炉温冷却至室温,经过对辊机对辊。对辊后的物料经气流粉碎至粒径D50为3.8um后,将粉碎好的物料与0.13%的A1(Al源为A1203)、0.20%W(W源为WO3)和0.5%Co(Co源为Co203)混合均匀,在烧结炉中以3℃/min的升温速率升温至650℃并保温8h,随炉温降至室温。二次经过对辊机对辊后,将处理好的物料与0.05%B(B源是H3BO3)和0.1%Ti(Ti源为TiO),0.03%Mg(Mg源为MgO或Mg(OH)2)混合均匀,在烧结炉中以3℃/min的升温速率升温至350℃并保温8h,随炉温降至室温。后序过400目振动筛即得成品材料。图1中清晰展示该材料的类单晶形貌。
比较例1
除混料时不加Al元素、Zr元素、Sr元素外,其它和实施例1相同。
比较例2
除一次包覆时不加Al元素、Co元素、W元素外,其它和实施例1相。
比较例3
除二次包覆时不加B元素、Ti元素和Mg元素外,其它和实施例1相同。
扣电制作流程
1.将成品材料、SP、KS-6、PVDF按照质量比为92:3:2:3的比例均匀混合,再加入适量NMP混合搅拌均匀,制备好正极浆料。用手动涂布的方法将混合好的浆料均匀涂抹到的铝箔上,要求涂覆厚度均匀,放置烘箱内干燥12h。
2.极片烘干后,使用对辊机设备进行辊压,辊压后使用冲片机将极片裁剪出直径为16mm的正极圆片。用绝缘镊子轻轻夹取裁好的正极片在天平上逐片称重,然后将正极片放入真空烘箱烘烤 10h。
3.烘烤结束后,将极片从真空烘箱快速转移至手套箱。在负极钢壳内放入一个垫片,垫片上放一个锂片压平整;注入 电解液,再放一层电池隔膜注入 电解液浸润,再装入一个正极片,使正极片处于中心位置,然后用绝缘竹聂子夹紧,盖上正极钢壳。把装配好的电池按照负极面向上,正极面向下的要求放进封口机卡槽内,进行封口。
4.结束后,把扣电取出来,用无尘纸擦拭干净,即制备扣电结束。进行化成,结束后,以0.1C的倍率在2.8-4.3V电压范围内进行充放电测试。
软包电池制作流程:
1.将质量比为93%正极材料、5% 的SP+KS-6、3%PVDF加入搅拌罐中,再加入NMP溶剂,然后进行高速搅拌制成固含量为72%、粘度为5300mPas的正极浆料;
2.将步骤1中所述的正极浆料涂覆在铝箔上,然后进行100±5℃烘烤、辊压,裁片,制成正极极片;
3.将质量比93%石墨、3%导电碳黑、3%的SBR、1%的CMC加入搅拌罐中,再加入去离子水,然后进行高速搅拌制成固含量为55%负极浆料;
4.将步骤3中所述的负极浆料涂覆在铜箔上,然后进行80℃烘烤、辊压,裁片,制成负极极片;
5.将正负极极片、PE隔离膜、电解液通过卷绕、组装、80℃下烘烤、焊接密封、注液、化成等工序做成软包电芯。
容量、倍率、针刺测试方法
容量测试方法
将制作的电池以0.33C恒流恒压充电至4.25V,截止电流0.02C后,静止5min后,以0.5C恒流放电至2.75V,记录电池容量。
倍率测试方法
将制作的电池以0.33C恒流恒压充电至4.25V,截止电流0.02C后,静止5min后,分别以1C/2C/3C/4C恒流放电至2.75V,记录不同倍率下的放电容量。
针刺试验测试方法
1.软包电池按照0.33C恒流恒压充电至4.25V,截止电流0.02C。
2.用46mm~410mm的耐高温钢针(针尖的圆锥角度为45~60针的表面光洁无锈蚀、氧化层及油污) 以(25士5)mm/s的速度,从垂直于软包电池的横切面中心方向,贯穿电池;
3.观察1h
4.测试通过标准不起火、不爆炸、不冒烟
表一 上述实施例1与比较例1、比较例2和比较例3倍率测试数据
表二 上述实施例1与比较例1、比较例2和比较例3倍率针刺实验数据
结果表明
实施例1倍率性能、循环性能及安全性能都优于比较例1、比较例2、比较例3,一方面,混料时使用的添加剂使材料一次颗粒降低,更利于锂离子的嵌入和脱出,提升材料容量和倍率性能。添加剂使材料具有较快的传速率及较强的电磁波吸收能力,能赋予锂电芯高能量密度、充放电倍率好和较长的循环寿命,优化产品的倍率性能和循环性能,另一方面,通过包覆添加剂减少导致导电剂与针刺钢针的直接接触,降低了短路电流,从而防止电池发生热失控,同时提升材料抗压能力,增加了电池挤压过程中的强度,避免因变形导致电池内短路引发测试失效。本发明方法制备的材料具有容量高、倍率好、循环好、安全性高的优点。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程,但本发明并不局限于上述所述,即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物,其特征在于,所述类单晶锂镍钴锰复合氧化物的通式为LiaNixCoyMn1-x-yMbNcO2·ZdO2式中,1.0≤a≤1.1,0.5≤x≤0.9,0.1≤y≤0.2,M与LiaNixCoyMn1-x-yMbNcO2·ZdO2质量比0.12%≤b≤0.52%,N与LiaNixCoyMn1-x-yMbNcO2·ZdO2质量比0.13%≤c≤0.83%,Z与LiaNixCoyMn1-x-yMbNcO2·ZdO2质量比0.05%≤d≤0.15%,其中,添加元素M为Al、Zr或Sr中的至少一种,添加元素N为 Al、W、Co中的至少一种,添加元素Z为B、Ti、Mg中的至少一种。
2.如权利要求1所述的一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物,其特征在于,所述类单晶锂镍钴锰复合氧化物中的锂源为碳酸锂或氢氧化锂中的至少一种,所述元素A1来源于A1203或A1(OH)3中的一种,元素Zr来源于ZrO2,元素Sr来源于SrCO3、Sr(OH)或Sr0中的至少一种,元素W来源于WO3,元素Co来源于Co(OH)2或Co203中的至少一种,元素B来源于H3BO3或B203中的至少一种,元素Ti来源TiO或异丙醇钛中的至少一种,元素Mg来源于MgO或Mg(OH)2中的至少一种。
3.如权利要求2所述的一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物,其特征在于,所述复合氧化物在电镜扫描下为类单晶形貌的高镍三元正极材料,所述高镍三元正极材料的D50为3.0-4.0um 。
4.如权利要求3所述的一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物,其特征在于,所述复合氧化物的前驱体D50为2.4-3.0μm,所述前驱体为镍钴锰氢氧化物、镍钴锰羟基氧化物、镍钴锰碳酸物或镍钻锰氧化物中的一种。
5.如权利要求4所述的一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法,其特征在于,包括如下工序:
(1)所述前驱体与锂盐及添加元素M的一次混合工序;
(2)混合后的一次烧结工序;
(3)烧结后的对辊工序;
(4)对辊后的气流粉碎工序;
(5)气流粉碎的一次包覆工序;
(6)一次包覆后的二次烧结工序;
(7)二次烧结后的二次对辊工序;
(8)二次对辊后的二次包覆工序;
(9)二次包覆后的三次烧结工序;
(10)三次烧结后的合批筛分工序。
6.如权利要求5所述的一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法,其特征在于,所述一次烧结工序的温度为700-900℃,时间为5-30h。
7.如权利要求6所述的一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法,其特征在于,所述二次烧结工序的温度为500-700℃,时间为3-20h。
8.如权利要求7所述的一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法,其特征在于,所述三次烧结工序的温度为100-500℃,时间为3-17h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311672185.6A CN117374260A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311672185.6A CN117374260A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117374260A true CN117374260A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89391450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311672185.6A Pending CN117374260A (zh) | 2023-12-07 | 2023-12-07 | 一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117374260A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104852043A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-08-19 | 常州益辉新能源科技有限公司 | 一种高电压锂离子电池正极材料及其制备方法 |
CN106340638A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-01-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种双层中空结构的高倍率富锂锰基正极材料及其制备方法 |
CN106532005A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-03-22 | 贵州振华新材料有限公司 | 球形或类球形锂电池正极材料、电池及制法和应用 |
CN110265657A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-09-20 | 河南科隆新能源股份有限公司 | 一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物材料及其制备方法 |
CN111009646A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-14 | 宁波容百新能源科技股份有限公司 | 一种具有包覆层的高倍率类单晶型镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法 |
CN111606361A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-01 | 芜湖天弋能源科技有限公司 | 锂电芯复合包覆正极材料及其制备方法、锂离子电池 |
CN116706048A (zh) * | 2023-07-11 | 2023-09-05 | 巴斯夫杉杉电池材料有限公司 | 一种镍钴锰三元正极材料及其制备方法和锂离子电池 |
CN117071072A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-11-17 | 万华化学(烟台)电池材料科技有限公司 | 一种高镍单晶镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-12-07 CN CN202311672185.6A patent/CN117374260A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104852043A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-08-19 | 常州益辉新能源科技有限公司 | 一种高电压锂离子电池正极材料及其制备方法 |
CN106340638A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-01-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种双层中空结构的高倍率富锂锰基正极材料及其制备方法 |
CN106532005A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-03-22 | 贵州振华新材料有限公司 | 球形或类球形锂电池正极材料、电池及制法和应用 |
CN110265657A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-09-20 | 河南科隆新能源股份有限公司 | 一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物材料及其制备方法 |
CN111009646A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-14 | 宁波容百新能源科技股份有限公司 | 一种具有包覆层的高倍率类单晶型镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法 |
CN111606361A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-01 | 芜湖天弋能源科技有限公司 | 锂电芯复合包覆正极材料及其制备方法、锂离子电池 |
CN116706048A (zh) * | 2023-07-11 | 2023-09-05 | 巴斯夫杉杉电池材料有限公司 | 一种镍钴锰三元正极材料及其制备方法和锂离子电池 |
CN117071072A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-11-17 | 万华化学(烟台)电池材料科技有限公司 | 一种高镍单晶镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111628157B (zh) | 正极材料、其制备方法及锂离子电池 | |
US11056681B2 (en) | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery using said positive electrode active material | |
KR20180062429A (ko) | 리튬이차전지용 니켈계 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함한 양극을 포함한 리튬이차전지 | |
CN110718688A (zh) | 一种单晶三元正极材料及其制备方法 | |
CN111762768B (zh) | 尖晶石型锰酸锂-磷酸盐复合正极材料及其制备方法 | |
CN112614974A (zh) | 一种含锂化合物包覆、离子掺杂的三元正极材料的制备方法 | |
CN110034274B (zh) | 改性三元正极材料、其制备方法及锂离子电池 | |
EP4227268A1 (en) | Single-crystal high-nickel positive electrode material, preparation method therefor, and application thereof | |
CN113871603A (zh) | 一种高镍三元正极材料及其制备方法 | |
WO2024016644A1 (zh) | 一种高热安全性的高镍三元正极材料及其制备方法以及应用 | |
CN112751002A (zh) | 正极片及锂离子电池 | |
CN114249357B (zh) | 一种表面改性高镍三元正极材料及其干法制备工艺 | |
KR20190055700A (ko) | 리튬이차전지용 양극 활물질 조성물 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
CN115036474A (zh) | 一种正极材料及包括该正极材料的正极片和电池 | |
CN114695876A (zh) | 三元正极材料ncm原位固相包覆锂离子导体的方法 | |
CN111682170B (zh) | 一种单晶三元正极材料及其制备方法和应用 | |
TWI822958B (zh) | 鋰離子二次電池用正極活性物質之製造方法 | |
CN115520911B (zh) | 一种锂镍复合氧化物正极材料及其制备方法 | |
CN116805680A (zh) | 一种复合正极材料及其制备方法和应用 | |
CN115196683B (zh) | 一种正极材料、二次电池及用电设备 | |
WO2023174435A1 (zh) | 一种三元掺混正极材料及其制备方法与电池 | |
CN117374260A (zh) | 一种类单晶锂镍钴锰复合氧化物的制备方法 | |
CN115881892A (zh) | 二次电池及用电设备 | |
CN115692701A (zh) | 一种正极极片及其制备方法和应用 | |
CN113991243A (zh) | 一种FeCoCuZn共掺杂Ni基合金-碳纳米管复合材料改性隔膜及其制备方法和应用 |
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 |