本發(fā)明涉及一種正極材料的制備方法，尤其涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
1、富鎳三/四元正極材料具備能量密度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，為目前鋰離子電池正極材料的主流。制備方法使用共沉淀法合成正極材料前體，然后與鋰鹽混合均勻，再經(jīng)高溫固相燒結(jié)得到正極材料，其具有工藝復(fù)雜并且制備成本高的缺點(diǎn)。
2、目前鋰鹽混合方式主要采用固-固研磨混合方式，先將鋰鹽裝入球磨機(jī)進(jìn)行球磨，然后把研磨微粒化后的鋰鹽與前體依比例在混料機(jī)混合均勻后進(jìn)行燒結(jié)。
3、由于鋰鹽及前體的比重和粒徑之間具有很大的差異，因此用這種固態(tài)機(jī)械方式很難將材料混合均勻，從而導(dǎo)致燒結(jié)后的氧化物易出現(xiàn)局部富鋰或局部缺鋰的情況，造成產(chǎn)品電化學(xué)性能與批次間穩(wěn)定性差的問題。
4、因此，如何通過工藝及材料的改良，來提供一種鋰離子電池正極材料的制備方法，以克服上述的缺陷，已成為該項(xiàng)事業(yè)所欲解決的重要課題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種鋰離子電池正極材料的制備方法，其能使得鋰元素在鋰離子電池正極材料具有均勻的分散。
2、為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的其中一種技術(shù)方案是，提供一種鋰離子電池正極材料的制備方法，其包括：實(shí)施庫埃特-泰勒反應(yīng)過程，包含：將第一反應(yīng)液體進(jìn)料至庫埃特-泰勒反應(yīng)器中；其中所述第一反應(yīng)液體為包含：鎳(ni)化合物、鈷(co)化合物、及錳(mn)化合物的多元金屬溶液；以及將第二反應(yīng)液體進(jìn)料至所述庫埃特-泰勒反應(yīng)器中，與所述第一反應(yīng)液體反應(yīng)，形成包含正極材料前體的產(chǎn)物流；其中，所述第二反應(yīng)液體為包含鋰(li)化合物的鋰源金屬溶液；其中，所述正極材料前體具有鋰元素；以及實(shí)施鍛燒過程，包含：使用高溫管狀爐，對由所述產(chǎn)物流分離的所述正極材料前體進(jìn)行鍛燒，以得到正極材料。
3、優(yōu)選地，在所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程后以及所述鍛燒過程前，所述制備方法還包括：實(shí)施純化過程，包含：將所述產(chǎn)物流進(jìn)行過濾及干燥，以分離出所述正極材料前體的粉末，而后進(jìn)行鍛燒。
4、優(yōu)選地，在所述第二反應(yīng)液體中，所述鋰化合物為氫氧化鋰(lioh)、碳酸鋰(li2co3)、乙酸鋰(ch3cooli)、草酸鋰(li2c2o4)、硫酸鋰(li2so4)、及硝酸鋰(lino3)的至少其中之一。
5、優(yōu)選地，在所述第一反應(yīng)液體中，所述鎳化合物為硫酸鎳(niso4)，所述鈷化合物為硫酸鈷(coso4)，且所述錳化合物為硫酸錳(mnso4)。
6、優(yōu)選地，在所述第二反應(yīng)液體中，所述鋰化合物為氫氧化鋰(lioh)。
7、優(yōu)選地，所述第二反應(yīng)液體中的所述鋰化合物為所述正極材料前體的所述鋰元素的來源。
8、優(yōu)選地，在所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程中，所述第二反應(yīng)液體經(jīng)配置調(diào)控包含有所述第一反應(yīng)液體及所述第二反應(yīng)液體的反應(yīng)混合液的酸堿值，且所述酸堿值被調(diào)控在ph10至ph?12之間。
9、優(yōu)選地，在所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程中，所述反應(yīng)混合物不包含有氫氧化鈉(naoh)。
10、優(yōu)選地，所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程還包含：將螯合劑液體進(jìn)料至所述庫埃特-泰勒反應(yīng)器中，從而與所述反應(yīng)混合液進(jìn)行混合；其中，所述螯合劑液體為氨水溶液。
11、優(yōu)選地，所述第一反應(yīng)液體進(jìn)料至所述庫埃特-泰勒反應(yīng)器中的第一反應(yīng)液體流量是介于1.5ml/min至2.0ml/min之間，且所述第二反應(yīng)液體進(jìn)料至所述庫埃特-泰勒反應(yīng)器中的第二反應(yīng)液體流量是介于2.3ml/min至3.0ml/min之間；其中，所述第一反應(yīng)液體流量與所述第二反應(yīng)液體流量之間的流量比例是介于1：1.2至1：2之間。
12、優(yōu)選地，由所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程所形成的所述正極材料前體為金屬合金的氫氧化物，并且所述金屬合金包含鎳元素、鈷元素、錳元素、及鋰元素。
13、優(yōu)選地，所述鍛燒過程的鍛燒條件為在所述高溫管狀爐中通入氧氣，且加熱至120℃至180℃的第一溫度，對所述正極材料前體加熱1小時(shí)至3小時(shí)；而后，加熱至450℃至550℃的第二溫度，以對所述正極材料前體加熱5小時(shí)至7小時(shí)；而后，加熱至750℃至850℃的第三溫度，對所述正極材料前體加熱11小時(shí)至13小時(shí)，以最終形成所述正極材料。
14、優(yōu)選地，在所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程后以及所述鍛燒過程前，所述制備方法并未包含所述正極材料前體與固態(tài)鋰鹽混合及球磨的步驟。
15、本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明所提供的鋰離子電池正極材料的制備方法，其能通過“實(shí)施庫埃特-泰勒反應(yīng)過程，包含：將第一反應(yīng)液體進(jìn)料至庫埃特-泰勒反應(yīng)器中；其中所述第反應(yīng)液體為包含：鎳(ni)化合物、鈷(co)化合物、及錳(mn)化合物的多元金屬溶液；及將第二反應(yīng)液體進(jìn)料至所述庫埃特-泰勒反應(yīng)器中，與所述第一反應(yīng)液體反應(yīng)，形成包含正極材料前體的產(chǎn)物流；其中，所述第二反應(yīng)液體為包含鋰(li)化合物的鋰源金屬溶液；其中，所述正極材料前體具有鋰元素”及“實(shí)施鍛燒過程，包含：使用高溫管狀爐，對由所述產(chǎn)物流分離的所述正極材料前體進(jìn)行鍛燒，以得到正極材料”的技術(shù)方案，通過共沉淀方法引入鋰源，使鋰元素在正極材料中以原子層級均勻分散，從而降低陽離子的混排程度，并且增進(jìn)層狀結(jié)構(gòu)的有序性。
16、此外，正極材料的顆粒尺寸均勻，其有助于提高電池的續(xù)航力和穩(wěn)定性。同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)高克電容量和良好的電容維持率的基礎(chǔ)上，也兼顧了材料的安全性。
17、為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，但是這些說明與附圖僅用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的保護(hù)范圍作任何的限制。
1.一種鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述鋰離子電池正極材料的制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，在所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程后以及所述鍛燒過程前，所述制備方法還包括：實(shí)施純化過程，包括：將所述產(chǎn)物流進(jìn)行過濾及干燥，以分離出所述正極材料前體的粉末，而后進(jìn)行鍛燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，在所述第二反應(yīng)液體中，所述鋰化合物為氫氧化鋰、碳酸鋰、乙酸鋰、草酸鋰、硫酸鋰、及硝酸鋰的至少其中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，在所述第一反應(yīng)液體中，所述鎳化合物為硫酸鎳，所述鈷化合物為硫酸鈷，且所述錳化合物為硫酸錳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，在所述第二反應(yīng)液體中，所述鋰化合物為氫氧化鋰。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述第二反應(yīng)液體中的所述鋰化合物為所述正極材料前體的所述鋰元素的來源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，在所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程中，所述第二反應(yīng)液體經(jīng)配置調(diào)控包含有所述第一反應(yīng)液體及所述第二反應(yīng)液體的反應(yīng)混合液的酸堿值，并且所述酸堿值被調(diào)控在ph?10至ph?12之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，在所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程中，所述反應(yīng)混合液不包含有氫氧化鈉。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程還包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述第一反應(yīng)液體進(jìn)料至所述庫埃特-泰勒反應(yīng)器中的第一反應(yīng)液體流量是介于1.5毫升/分鐘至2.0毫升/分鐘之間，且所述第二反應(yīng)液體進(jìn)料至所述庫埃特-泰勒反應(yīng)器中的第二反應(yīng)液體流量是介于2.3毫升/分鐘至3.0毫升/分鐘之間；其中，所述第一反應(yīng)液體流量與所述第二反應(yīng)液體流量之間的流量比例是介于1：1.2至1：2之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，由所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程所形成的所述正極材料前體為金屬合金的氫氧化物，并且所述金屬合金包含鎳元素、鈷元素、錳元素、及鋰元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述鍛燒過程的鍛燒條件為在所述高溫管狀爐中通入氧氣，且加熱至120℃至180℃的第一溫度，對所述正極材料前體加熱1小時(shí)至3小時(shí)；而后，加熱至450℃至550℃的第二溫度，以對所述正極材料前體加熱5小時(shí)至7小時(shí)；而后，加熱至750℃至850℃的第三溫度，對所述正極材料前體加熱11小時(shí)至13小時(shí)，以最終形成所述正極材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，在所述庫埃特-泰勒反應(yīng)過程后以及所述鍛燒過程前，所述制備方法未包含所述正極材料前體與固態(tài)鋰鹽進(jìn)行混合及球磨的步驟。