一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鎳鈷錳鋰電池正極材料，具體說是一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅體的制備方法。
【背景技術】
[0002]近幾年來，新型的鋰離子復合正極材料發展迅速，尤其是鎳鈷錳鋰正極材料，其成為國內外專家學者研究的熱點。與商業化的LiCoO2相比，鎳鈷錳鋰正極材料具有成本低廉的優勢；與LiN12相比，鎳鈷錳鋰正極材料更易合成，并且循環性能和熱穩定性相對較好；相對尖晶石LiMmCk來說，鎳鈷猛鋰正極材料在充放電過程中結構更穩定，不會發生Jahn-Te I Ier效應，且Mn離子穩定，不會發生Mn離子在電解液中的溶解;與LiFePO4相比，鎳鈷錳鋰正極材料振實密度大，電位平臺高。
[0003]目前，鎳鈷錳鋰正極材料的制備方法包括高溫固相法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、水熱合成法和燃燒法等，但采用較多的仍然是共沉淀法，該方法操作復雜、重復性較差且需要嚴格控制實驗條件，在一定程度上限制了鎳鈷錳鋰正極材料的工業化生產和實際應用。在制備鎳鈷錳鋰正極材料過程中，其前驅體的性能決定了正極材料的質量，而前驅體中固相混合的均勻程度至關重要，現有技術采用的混合機由于混合均勻度較低，導致了鎳鈷錳鋰正極材料的質量低下。

【發明內容】

[0004]針對上述技術問題，本發明提供一種可使前驅體中固相混合較為均勻的鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅體的制備方法，其包括以下步驟:
本發明采用的技術方案為:一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅體的制備方法，其包括以下步驟:
(1)按化學計量比將固態此003)2、(:00)3、祖(勵3)2.6H2O和Li2CO3的混合物投入旋轉的滾筒內腔中；
(2)旋轉的滾筒在離心力作用下將混合物從內腔甩出；
(3)甩出的混合物再次投入所述滾筒內腔中；如此循環，得到混合均勻的混合物；
(4)向上述混合均勻的混合物中加入分散劑進行球磨；
(5)然后將球磨后的漿料置于干燥箱內干燥，得到前驅體。
[0005]作為優選，所述混合物從上向下投入高速旋轉的立式滾筒內腔中，高速旋轉的滾筒在離心力作用下將內腔中的混合物從下側側壁的通孔甩出。
[0006]作為優選，設置于滾筒下側的風扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側的筒蓋，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內腔中。
[0007]作為優選，所述分散劑采用無水乙醇。
[0008]作為優選，球磨時球磨機采用350—400r/min的轉速進行球磨。
[0009]作為優選，球磨時間45—60min。
[0010]作為優選，干燥時，干燥箱保持60—800C的溫度。
[0011]從以上技術方案可知，本發明利用離心力和風扇使得混合的物料實現無規則循環運動，從而達到混料均勻無死角的目的；且混合物與筒蓋撞擊，可使混合物之間產生適度的粘合作用，從而保證后續的燒結時鋰離子均勻嵌入前驅體中。
【具體實施方式】
[0012]下面將詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0013]一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅體的制備方法，其包括以下步驟:
(I)按化學計量比將固態Mn(N03)2、CoC03、Ni(NO3)2.6H20和Li2CO3的混合物投入旋轉的滾筒內腔中，具體是將混合物從上向下投入高速旋轉的立式滾筒內腔中，采用立式滾筒有利于進料和出料。
[0014](2)旋轉的滾筒在離心力作用下將混合物從內腔甩出，實施過程中，滾筒下側側壁沿周向設置數個通孔，從而使得高速旋轉的滾筒在離心力作用下將內腔中的混合物從下側側壁的通孔甩出。
[0015](3)甩出的混合物再次投入所述滾筒內腔中，作為優選，在滾筒下側設置送風系統，如風扇；在滾筒設置筒蓋;風扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側的筒蓋后，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內腔中，如此循環，從而達到混料無死角，得到混合均勻的混合物；
(4)向上述混合均勻的混合物中加入分散劑進行球磨，分散劑可采用無水乙醇等，有利于分散、球磨;球磨時球磨機采用350—400r/min的轉速進行球磨，球磨時間45—60min，保證混合物的粒徑均勻。
[0016](5)然后將球磨后的漿料置于干燥箱內干燥，得到前驅體；干燥時，干燥箱保持60—80 °C的溫度。
[0017]實施例1
按化學計量比將固態Mn(N03)2、CoC03、Ni(NO3)2.6H20和Li2CO3的混合物從上向下投入高速旋轉的立式滾筒內腔中，高速旋轉的滾筒在離心力作用下將內腔中的混合物從下側側壁的通孔甩出；風扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側的筒蓋后，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內腔中，如此循環;約10分鐘后，將混合物置于球磨機中并加入適量的無水乙醇，再采用350/min的轉速球磨60min，然后將球磨后的漿料置于60 °C的干燥箱內干燥，得到前驅體;對前驅體進行觀測得到，鋰離子在前驅體中分布非常均勻，前驅體顆粒的粒徑在4.38—4.824111之間。
[0018]實施例2
按化學計量比將固態Mn(N03)2、CoC03、Ni(NO3)2.6H20和Li2CO3的混合物從上向下投入高速旋轉的立式滾筒內腔中，高速旋轉的滾筒在離心力作用下將內腔中的混合物從下側側壁的通孔甩出；風扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側的筒蓋后，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內腔中，如此循環;約15分鐘后，將混合物置于球磨機中并加入適量的無水乙醇，再采用380/min的轉速球磨50min，然后將球磨后的漿料置于70 °C的干燥箱內干燥，得到前驅體;對前驅體進行觀測得到，鋰離子在前驅體中分布非常均勻，前驅體顆粒的粒徑在3.78—4.1 Ιμπι之間。
[0019]實施例3
按化學計量比將固態Mn(N03)2、CoC03、Ni(NO3)2.6H20和Li2CO3的混合物從上向下投入高速旋轉的立式滾筒內腔中，高速旋轉的滾筒在離心力作用下將內腔中的混合物從下側側壁的通孔甩出；風扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側的筒蓋后，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內腔中，如此循環;約12分鐘后，將混合物置于球磨機中并加入適量的無水乙醇，再采用400/min的轉速球磨45min，然后將球磨后的漿料置于80 °C的干燥箱內干燥，得到前驅體;對前驅體進行觀測得到，鋰離子在前驅體中分布非常均勻，前驅體顆粒的粒徑在3.96一4.35μπι 之間。
[0020]以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【主權項】
1.一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅體的制備方法，其包括以下步驟: (1)按化學計量比將固態Mn(N03)2、CoC03、Ni(N03)2.6H20和Li2CO3的混合物投入旋轉的滾筒內腔中； (2)旋轉的滾筒在離心力作用下將混合物從內腔甩出； (3)甩出的混合物再次投入所述滾筒內腔中；如此循環，得到混合均勻的混合物； (4 )向上述混合均勻的混合物中加入分散劑進行球磨； (5)然后將球磨后的漿料置于干燥箱內干燥，得到前驅體。2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于:所述混合物從上向下投入高速旋轉的立式滾筒內腔中，高速旋轉的滾筒在離心力作用下將內腔中的混合物從下側側壁的通孔甩出。3.根據權利要求2所述制備方法，其特征在于:設置于滾筒下側的風扇將甩出的混合物由下向上吹送至滾筒上側的筒蓋，混合物撞擊筒蓋后再次投入滾筒內腔中。4.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于:所述分散劑采用無水乙醇。5.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于:球磨時球磨機采用350—400r/min的轉速進行球磨。6.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于:球磨時間45—60min。7.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于:干燥時，干燥箱保持60—80V的溫度。
【專利摘要】本發明涉及鎳鈷錳酸鋰正極材料，具體說是一種鎳鈷錳酸鋰正極材料前驅體的制備方法，其包括按化學計量比將固態Mn(NO3)2、CoCO3、Ni(NO3)2·6H2O和Li2CO3的混合物投入旋轉的滾筒內腔中；旋轉的滾筒在離心力作用下將混合物從內腔甩出；甩出的混合物再次投入所述滾筒內腔中；如此循環，得到混合均勻的混合物；向上述混合均勻的混合物中加入分散劑進行球磨；然后將球磨后的漿料置于干燥箱內干燥，得到前驅體。本發明利用離心力和風扇使得混合的物料實現無規則循環運動，從而達到混料均勻無死角的目的；且混合物與筒蓋撞擊，可使混合物之間產生適度的粘合作用，從而保證后續的燒結時鋰離子均勻嵌入前驅體中。
【IPC分類】H01M4/1391, H01M4/505, H01M10/0525, H01M4/525
【公開號】CN105680035
【申請號】CN201610253181
【發明人】黎超英, 吳沛榮
【申請人】柳州凱通新材料科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月22日