一種鋰電池正極三元材料的混鋰方法與流程

本發明涉及一種鋰電池正極三元材料的混鋰方法，屬于鋰電池正極材料制備領域。
背景技術：
：目前鋰電池三元材料制備時碳酸鋰和三元前驅體材料的混合方式主流是干混，即碳酸鋰與三元前驅體材料粉狀物料通過攪拌混合設備進行混合。該方法混合效率低和混合粒徑均勻性不好。技術實現要素：本發明的目的是提供一種鋰電池正極三元材料混鋰方法，該方法可以提高三元前驅體材料與碳酸鋰混合效率和混合粒徑的均勻性。一種鋰電池正極三元材料的混鋰方法，包括如下步驟：混合、過濾、烘干、燒結和檢測。所述的混合為將含鋰漿料加入到三元前驅體材料漿料中混合。為了提高混合效率，混合過程中溫度控制在40-60℃。所述的三元前驅體材料漿料由以下方法制得：將三元前驅體材料與超純水混合，三元前驅體材料與超純水的質量比1:1.2～1.4。為了加快三元前驅體與超純水的混合效率，優選的三元前驅體材料漿料由以下方法制得，將三元前驅體材料與50-60℃超純水混合，三元前驅體材料與超純水的質量比1:1.2～1.4，混合過程中溫度控制在40-60℃之間。所述的含鋰漿料由以下方法制得，將含鋰物質與超純水混合，含鋰物質與超純水的質量比為1：1.3-1.4。為了加快三元前驅體與超純水的混合效率，優選的含鋰漿料由以下方法制得，將含鋰物質與50-60℃超純水混合，含鋰物質與超純水的質量比為1：1.3-1.4，混合過程中控制溫度在40-60℃之間。所述的含鋰物質為碳酸鋰、氫氧化鋰等物質，本發明中優選的含鋰物質為碳酸鋰。所述的過濾為常規手段的過濾，可以是減壓過濾，也可以是壓濾，還可以是常溫常壓下過濾，其目的是過濾含鋰漿料與三元前驅體材料漿料混合漿料中的水，獲得濾膏。本發明優選的過濾為減壓過濾，控制濾膏水分含量在10％-20％。所述的烘干為將濾膏水分含量控制在≤2％的烘干，本發明中優選的烘干為將濾膏在120℃條件下烘干，濾膏水分含量控制在≤2％的烘干。所述的燒結為先在700℃預燒4-10h，然后在950℃煅燒14-24h，降至常溫，燒結結束。所述的燒結為先以1-3/min升溫至700℃，預燒4-10h，再以1-2℃/min升溫至950℃，煅燒14-24h，降溫至常溫，燒結結束。所述的檢測為燒結結束后，所得鋰電池正極三元材料用300目篩網過篩，然后進行檢測。檢測項目包括粒度、比表面積、表面鋰、pH、ICP、硫酸根、XRD、SEM和扣電檢測。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：采用本發明所述的鋰電池三元正極材料的混鋰方法，使鋰電池正極三元材料與碳酸鋰混合更加均勻，所得到的正極三元材料的顆粒粒徑分布更加均勻一致。本發明混合時間不到2h，傳統時間需要3-4h，從時間消耗上低于傳統方法。本發明所制得的鋰電池正極三元材料，其理化性質明顯提升，如pH、硫酸根、ICP中雜質含量明顯下降。附圖說明圖1為實施例和對比例的XRD數據圖；圖2為實施例的鋰電池正極三元材料的掃描電鏡圖；圖3為對比例的鋰電池正極三元材料的掃描電鏡圖；圖4為克容量保持率與循環次數的關系曲線，其中橫軸為循環次數，縱軸為克容量保持率。具體實施方式為使本發明的目的、技術方案更加清楚，下面將對本發明實施方式作進一步地詳細描述。實施例本實施例中鋰電池正極三元材料的混鋰方法，包括如下步驟：混合、過濾、烘干、燒結和檢測，具體如下：1、混合：將21g鎳鈷錳酸鋰加入盛有25.2g，50-60℃超純水的500mL燒杯(1#)中混合，用磁力攪拌器以200-800rpm攪拌5-10min，攪拌過程中控制溫度40-60℃之間，即得三元前驅體材料漿料。將9g碳酸鋰加入盛有12g，50-60℃超純水的500mL燒杯(2#)中混合，用磁力攪拌器以200-800rpm攪拌5-10min，攪拌過程中控制溫度40-60℃之間，即得碳酸鋰漿料。將2#燒杯中的碳酸鋰漿料倒入盛有三元前驅體材料漿料的1#燒杯中，使用少量超純水將殘留在2#燒杯壁上的物料沖洗至1#燒杯內，用磁力攪拌器以200-800rpm攪拌15-20min，攪拌過程中控制溫度在50-60℃之間。2、過濾將混合漿料用布氏漏斗和抽濾瓶進行減壓過濾獲得濾膏，控制濾膏水分含量在10％-20％。3、烘干將濾膏放置于鼓風干燥儀中，在120℃條件下烘干1h，濾膏水分含量控制在≤2％。4、燒結使用箱式氣氛爐以2℃/min升溫至700℃，預燒4-10h，在以2℃/min升溫至950℃，煅燒14-24h，降至常溫，燒結結束。5、檢測燒結結束后物料使用300目篩網過篩，然后檢測粒度、比表面積、表面鋰、pH、ICP、硫酸根、XRD、SEM和扣電。對比例本對比例鋰電池正極三元材料的混鋰方法，包括如下步驟：研磨、燒結和檢測。1、研磨分別稱取21g前驅體和9g碳酸鋰各4份，分別裝入四個球磨罐內，使用行星式球磨機進行以300rmp球磨3-4h；2、燒結使用箱式氣氛爐以2℃/min升至700℃，預燒4-10h，然后以2℃/min升溫至950℃，煅燒14-24h，降至常溫，燒結結束。3、檢測燒結結束后物料使用300目篩網過篩，然后檢測粒度、比表面積、表面鋰、pH、ICP、硫酸根、XRD、SEM和扣電。實驗結果實施例與對比例所得鋰電池正極三元材料的檢測結果如表1-2、圖1-4所示。(1)XRD檢測實施例與對比例的XRD實驗檢測結果圖1和表1所示：表1實施例與對比例的XRD比較編號I(003)/I(104)R值(I(006)+I(012)/I(101))實施例(1#)1.700.35對比例(2#)1.700.46從圖1可以看出，實施例(1#)與對比例(2#)相比，XRD數值相同，可以確定本發明實施例獲得了鋰電池正極三元材料(1#)，其結構與對比例(2#)制備的結構類似。從表1可以看出，實施例與對比例相比，實施例的R(I(006)+I(012)/I(101))值較小，晶體結構有序度較好。(2)粒度、比表面積、pH、硫酸根、表面鋰和ICP檢測實施例與對比例的粒度、比表面積、pH、硫酸根、表面鋰和ICP檢測結果見如表2所示。表2實施例與對比例的粒度、比表面積、pH、硫酸根、表面鋰和ICP比較從表2中可以看出，實施例與對比例相比，實施例中的正極三元材料的粒度和比表面積沒有太大區別，pH和表面鋰有明顯的降低，制成電池后，這有利于降低材料與電解液的副反應和提高電池的循環性。硫酸根和ICP中的雜質含量有明顯的下降，這有助于降低電池極化。(3)SEM檢測實施例和對比例所制備的正極三元材料掃描電鏡圖2和圖3可以看出，實施例的粒徑分布更加均勻集中。(4)扣電檢測實施例和對比例制成正極極片，以鋰片為負極，組裝成扣式電池，在3.0～4.3V的電壓范圍內進行0.1C充放電和0.2C循環，測得該材料的首次可逆放電克容量分別為150.88mAh/g和155.01mAh/g。以克容量保持率對循環次數作圖，克容量保持率與循環次數的關系曲線如圖4所示，從圖4可以看出實施例與對比例相比，實施例克容量保持率的穩定性比對比例好；循環14次后，實施例的克容量保持率為99.77％，而對比例克容量保持率為99.58％。所述的克容量保持率為該材料第N次循環后測定的克容量與首次的克容量之比，首次充電不計入循環次數。當前第1頁1 2 3