本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：目前，鋰離子電池作為新能源汽車動(dòng)力源的核心部件，發(fā)揮著越來越重要的作用。而正極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，對鋰離子電池的性能有著很大的影響。目前車用鋰離子電池主要有三元材料電池，錳酸鋰電池，磷酸鐵鋰電池等，因?yàn)樾阅懿煌?，正極材料的應(yīng)用領(lǐng)域分化比較明顯。工信部在2015年提出單體鋰離子電池的比能量要提高至180Wh/kg以上，錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池的能量密度已經(jīng)無法企及。以目前的正極、負(fù)極、隔膜、電解液技術(shù)水平以及電池制造與管控技術(shù)而言，適合這一能量密度的正極材料無非NCM和NCA類，雖然磷酸鹽聚陰離子類和富鋰類材料也可以達(dá)到甚至超過這一能量密度，但是目前關(guān)于這兩類材料的研究與使用相對不成熟，距離真正的商業(yè)化還有較大差距。但NCA類材料，因?yàn)槠涔逃械娜毕?熱穩(wěn)定性差、脹氣等)和相對的技術(shù)開發(fā)不足，限制了其在新能源汽車中的使用，即使特斯拉開了先河，業(yè)界內(nèi)對于NCA的使用還是保持著謹(jǐn)慎態(tài)度。NCM系列中的523材料，因?yàn)槠鋼碛懈叩哪芰棵芏群透鼉?yōu)的性價(jià)比使得其在車用動(dòng)力電池中大受追捧，但電池性能同樣受溫度的影響比較大。鋰離子動(dòng)力電池的工作溫度一般應(yīng)在-20～55℃之間，特殊領(lǐng)域?qū)⑦_(dá)到-40～55℃。通常，鋰離子電池在-20℃下已經(jīng)很難放電了，-40℃下電池容量只有25℃時(shí)容量的8％左右；鋰離子電池在45℃以上使用時(shí)，可以較好的進(jìn)行充放電，但是材料結(jié)構(gòu)在高溫循環(huán)時(shí)出現(xiàn)加速衰減之勢，嚴(yán)重影響了材料的壽命，間接導(dǎo)致電池成本的增加。所以，對改善正極材料高低溫性能的研究迫在眉睫。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?01310726770.X，公開號為CN103682319A，名稱為“長高溫循環(huán)鎳鈷錳酸鋰NCM523三元材料及其制備方法”的發(fā)明專利，在材料燒結(jié)過程中的將鋁鹽或其氧化物加入鎳鈷錳的氧化物中，采用干法混料均勻后再進(jìn)行燒結(jié)，通過Al離子大量摻雜提升了鎳鈷錳酸鋰NCM523的高溫性能，解決了鎳鈷錳酸鋰高溫循環(huán)性能、高溫儲(chǔ)存性能較差的問題，該方法僅單一方面的解決了高溫循環(huán)和存儲(chǔ)的問題，對材料低溫性能的改善沒有描述。究其影響材料低溫性能的因素，并不是鋰離子在電極材料內(nèi)部的擴(kuò)散過程，而是鋰離子穿過活性物質(zhì)/電解液界面過程以及電荷轉(zhuǎn)移過程引起的極化所致，僅進(jìn)行摻雜而不對材料界面進(jìn)行修飾，不能達(dá)到同時(shí)改善材料高低溫性能的效果。同時(shí)本發(fā)明以外加鋁源的方式進(jìn)行大量摻雜，很容易造成Al元素在材材料表面的富積，形成惰性層，影響材料的活性，進(jìn)而造成容量下降和長循環(huán)的惡化等技術(shù)問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法。本發(fā)明的目的是提供一種具有工藝簡單，性能可靠，操作方便，改善高低溫性能效果明顯等特點(diǎn)的動(dòng)力NCM523材料的制備方法。本發(fā)明對NCM523材料進(jìn)行了體相摻雜和表面包覆聯(lián)合改性處理，體相摻雜用以穩(wěn)定材料的主體結(jié)構(gòu)，尤其是增強(qiáng)了高溫循環(huán)和儲(chǔ)存時(shí)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，同時(shí)改善了材料的離子傳導(dǎo)電導(dǎo)率，具有優(yōu)越的倍率性能；通過對摻雜后的NCM523材料進(jìn)行鋰快離子導(dǎo)體的表面包覆，改善了材料的表面狀態(tài)，在低溫狀態(tài)時(shí)能夠快速傳遞電子和轉(zhuǎn)移電荷，降低了表面膜阻抗和電化學(xué)反應(yīng)阻抗，降低了材料低溫放電時(shí)的極化現(xiàn)象，具有優(yōu)良的低溫運(yùn)行性能；表面包覆后，有效減緩了電解液對材料表面的侵蝕，材料壽命也顯著提高。依該發(fā)明方法制備的NCM523材料具有優(yōu)良的高低溫性能，特別適合在極寒和極高溫環(huán)境中使用，尤其適合北方地區(qū)冬季極低和夏季極高氣溫并存的氣候，具有較大的市場推廣價(jià)值。本發(fā)明改善高低溫性能動(dòng)力NCM523材料的制備方法所采取的技術(shù)方案是：一種改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，其特點(diǎn)是：改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法包括以下工藝步驟：步驟一：NCM523前驅(qū)體制備1)配制溶液按化學(xué)計(jì)量比配制Ni鹽、Co鹽、Mn鹽混合溶液；配制NaOH堿溶液，加入符合化學(xué)劑量比的Al(NO3)3·9H2O，形成含NaAlO2的堿溶液，加入氨水形成含鋁氨堿溶液；2)兩種溶液反應(yīng)Ni鹽、Co鹽、Mn鹽混合溶液和含鋁氨堿溶液，在反應(yīng)釜中并流反應(yīng)后形成天藍(lán)色懸濁液；其中，前驅(qū)體中Al含量為總金屬離子摩爾數(shù)的0.01-0.08％；3)高溫陳化加熱調(diào)整溶液pH值進(jìn)行陳化處理，天藍(lán)色沉淀逐漸變?yōu)榉奂t色，沉淀晶型由α型轉(zhuǎn)化為β型；4)壓濾將懸濁液進(jìn)行固液分離和壓濾洗滌，對濾餅進(jìn)行烘干，得到藍(lán)黑色粉體；5)去磁藍(lán)黑色粉體進(jìn)行除磁處理得到前驅(qū)體材料；步驟二：配鋰燒結(jié)按化學(xué)計(jì)量比將鋰鹽與前驅(qū)體材料進(jìn)行混合，經(jīng)過燒結(jié)、粉碎得到正極材料；步驟三：液相包覆鋰快離子導(dǎo)體制備Li3PO4-Al(OH)3的乳液，將Li3PO4-Al(OH)3的乳液與正極材料進(jìn)行混合，干燥后進(jìn)行燒結(jié)，得到改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料。本發(fā)明改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法還可以采用如下技術(shù)方案：所述的改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，其特點(diǎn)是：步驟一配制溶液時(shí)，按化學(xué)計(jì)量比配制Ni鹽、Co鹽、Mn鹽、Y鹽混合溶液；Ni鹽、Co鹽、Mn鹽、Y鹽混合溶液和含鋁氨堿溶液，形成天藍(lán)色懸濁液；其中，前驅(qū)體中Al和Y摩爾數(shù)總數(shù)為總金屬例子摩爾數(shù)的0.01-0.08％。所述的改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，其特點(diǎn)是：兩種溶液反應(yīng)時(shí)，兩種溶液采用并流泵入方式，有氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)，反應(yīng)溫度45-60℃，控制反應(yīng)pH值11.4-11.7，得到天藍(lán)色懸濁液。所述的改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，其特點(diǎn)是：步驟三液相包覆鋰快離子導(dǎo)體時(shí)，Li3PO4-Al(OH)3質(zhì)量為正級材料總質(zhì)量的0.5-2.0％。所述的改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，其特點(diǎn)是：步驟三液相包覆鋰快離子導(dǎo)體時(shí)，制備Li3PO4-Al(OH)3的乳液過程是，分別配制LiH2PO4、LiOH、Al(NO3)·9H2O水溶液，按包覆劑量比例混合LiH2PO4和LiOH溶液，生成白色膠體狀Li3PO4乳液，之后緩慢加入Al(NO3)·9H2O溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值9-10，得到一種Li3PO4-Al(OH)3的乳液。所述的改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，其特點(diǎn)是：步驟三液相包覆鋰快離子導(dǎo)體時(shí)，Li3PO4-Al(OH)3的乳液與正極材料懸濁液干燥過程是采用噴霧干燥，進(jìn)口溫度設(shè)定為200-300℃，出口溫度設(shè)定為60-80℃。所述的改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，其特點(diǎn)是：步驟三液相包覆鋰快離子導(dǎo)體時(shí)，燒結(jié)后進(jìn)行冷卻、過篩，再通過自動(dòng)上料機(jī)連續(xù)進(jìn)入去磁分離器進(jìn)行去磁處理，去磁后得到改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：1.本發(fā)明在前驅(qū)體共沉淀過程中單獨(dú)或聯(lián)合摻雜了金屬元素Al、Y，以穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)和改善材料的離子導(dǎo)電性，增強(qiáng)材料的高溫性能。2.本發(fā)明在前驅(qū)體共沉淀過程中以偏鋁酸鹽作為Al源，解決了Al(OH)3偏析的問題，通過該方法可以得到一種均勻的、天藍(lán)色的α-Ni0.5Co0.2Mn0.25AlxYy(OH)2沉淀。3.本發(fā)明對共沉淀后的前驅(qū)體進(jìn)行了高溫高堿陳化處理，促使α-Ni0.5Co0.2Mn0.25AlxYy(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)榉奂t色的β-Ni0.5Co0.2Mn0.25AlxYy(OH)2，材料的晶形得以轉(zhuǎn)化和優(yōu)化。4.本發(fā)明以氧含量60％以上的氣源作為燒結(jié)氧化助劑，可以顯著降低材料的Li/Ni混排現(xiàn)象，材料的結(jié)晶度提高。5.本發(fā)明對燒結(jié)后的材料進(jìn)行了鋰快離子導(dǎo)體包覆，包覆了1wt％0.6Li3PO4-0.4Al2O3，為鋰離子在NCM和導(dǎo)電劑之間的脫嵌提供高速擴(kuò)散通道。6、本發(fā)明通過體相摻雜和鋰快離子導(dǎo)體包覆的聯(lián)合改性方法，極大改善了材料的高低溫性能，同時(shí)材料擁有極優(yōu)的倍率性能、安全性能和循環(huán)性能，以LiNi0.5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02O2為正極材料的36Ah軟包疊片電池，材料在-20℃的低溫下依然可以放出電池容量的83.1％，55℃高溫存儲(chǔ)7d，放電容量99.56％，容量恢復(fù)率100％，室溫下的倍率性能良好，5C/1C容量比99.2％，而市售材料僅保持在85％左右。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例1LiNi0.5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02O2的SEM圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例和對比例不同溫度下的放電容量。圖3是本發(fā)明實(shí)施例和對比例不同倍率下的放電容量。具體實(shí)施方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：參照圖1、圖2和圖3。實(shí)施例1一種改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，以LiNi0.5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02O2的制備為例，包括以下制備過程：步驟1：β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02(OH)2的制備(1)配制溶液按照符合化學(xué)計(jì)量比0.5:0.2:0.25:0.02(Ni:Co:Mn:Y)的比例稱取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O、Y(NO3)3·6H2O，配制成含Y的硫酸鹽溶液，總金屬離子摩爾含量1.94mol/L，記為溶液a；稱取NaOH,配制成10mol/L的堿溶液，然后向堿液中加入符合化學(xué)劑量比的Al(NO3)3·9H2O，其中Al:OH＝0.03(摩爾比),攪拌均勻形成含NaAlO2的堿溶液，冷卻至35℃以下后，加入一定體積的氨水混合均勻，氨堿摩爾比為0.38，即為溶液b；(2)兩種溶液的反應(yīng)過程a和b兩種溶液并流泵入有氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)，容積為3m3的不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度50℃，攪拌轉(zhuǎn)速154r/mim，使用在線pH值控制系統(tǒng)使反應(yīng)pH值保持在11.5±0.05左右，恒溫反應(yīng)24小時(shí)，得到一種摻雜AL和Y的α-Ni0.5Co0.2Mn0.25Al0.03Y0.02(OH)2天藍(lán)色懸濁液。(3)高溫陳化將(2)的天藍(lán)色懸濁液用物料轉(zhuǎn)移泵轉(zhuǎn)移至3m3有氮?dú)獗Ｗo(hù)的的陳化釜中，加熱溫度至80℃，調(diào)整溶液pH值至12，在攪拌狀態(tài)下高溫高堿陳化處理2小時(shí)，天藍(lán)色沉淀逐漸變?yōu)榉奂t色，沉淀晶型由α型轉(zhuǎn)化為β型(4)壓濾洗滌將(3)中制得的β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02(OH)2懸濁液泵入不銹鋼密閉加壓過濾洗滌一體機(jī)進(jìn)行固液分離和壓濾洗滌,壓力0.5Mpa,用80℃去離子水洗滌，直至精密pH試紙測試濾液pH值7-8為止；壓濾洗滌后得到β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02(OH)2濾餅，在鼓風(fēng)干燥箱中于120℃下對濾餅進(jìn)行烘干15小時(shí)，得到含Al和Y的β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02(OH)2粉體，D50為8.5μm，D90為12.4μm，產(chǎn)品藍(lán)黑色，流動(dòng)性較好，振實(shí)密度為1.95g/cm3。(5)去磁性物質(zhì)將(4)的前驅(qū)體物料通過自動(dòng)上料機(jī)連續(xù)進(jìn)入去磁分離器進(jìn)行除磁，磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇1.0T，進(jìn)行去磁工序后，前驅(qū)體磁性物質(zhì)含量≤25ppb。步驟2：配鋰燒結(jié)按照Li/M＝1.03:1的化學(xué)計(jì)量比稱取一定量的Li2CO3和(5)的前驅(qū)體，利用高速混料機(jī)混合，先以400r/min的低速混合15分鐘，再以700r/min高速混合5分鐘，形成β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02(OH)2和Li2CO3的均勻混合物；將混合后的材料裝缽后(3kg/缽)推入輥道式窯爐內(nèi)，通入含氧量為60％的富氧空氣(由長江制氧機(jī)產(chǎn))，氣體總流量100m3/h，于480℃溫區(qū)保溫約4小時(shí)，900℃溫區(qū)保溫12小時(shí)，冷卻至室溫，氣流粉碎后(壓力0.4Mpa)過300目篩，即完成燒結(jié)，得到正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.03Y0.02O2，D50:7.2μm,振實(shí)密度2.45g/cm3，BET為0.25m2/g。粉碎過篩環(huán)節(jié)要求車間適度≤30％。步驟3：液相包覆1wt％的0.6Li3PO4-0.4Al2O3鋰快離子導(dǎo)體(1)分別配制0.5mol/L的LiH2PO4、LiOH、Al(NO3)·9H2O水溶液，按包覆劑量比例混合LiH2PO4和LiOH溶液，水浴溫度50℃，生成一種白色膠體狀Li3PO4乳液，之后緩慢加入Al(NO3)·9H2O溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值9-10，得到一種Li3PO4-Al(OH)3的乳液。(2)將步驟2所得的正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.03Y0.02O2按固液比2:1的比例和去離子水一同投入高粘度攪拌機(jī)中，勻漿后加入(1)的乳液，按自轉(zhuǎn)2000r/min，公轉(zhuǎn)50r/min的轉(zhuǎn)速勻漿攪拌1小時(shí)。(3)將(2)的懸濁液進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)口溫度設(shè)定為250℃，出口溫度設(shè)定為70℃。(4)將(3)的粉末裝缽后置于輥道窯中，60％氧含量的空氣氛下，450℃燒結(jié)6小時(shí)后得到1wt％0.6Li3PO4-0.4Al2O3包覆的LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.03Y0.02O2，冷卻后過300目篩，之后再通過自動(dòng)上料機(jī)連續(xù)進(jìn)入去磁分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇1.2T，進(jìn)行去磁工序后，要求成品磁性物質(zhì)含量≤25ppb，實(shí)測為14.4ppb。包覆后成品的D50：7.4μm，振實(shí)密度2.41g/cm3，BET為0.36m2/g，表面非晶態(tài)包覆物造成比表面略有增大，其他物理指標(biāo)沒有明顯變化。由圖1可以看出，鋰快離子導(dǎo)體0.6Li3PO4-0.4Al2O3已均勻的包覆在燒結(jié)物顆粒表面。實(shí)施例2一種改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，以LiNi0.5Co0.2Mn0.25AL0.04Y0.01O2的制備為例，包括以下制備過程：步驟1：β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.03Y0.02(OH)2的制備(1)配制溶液按照符合化學(xué)計(jì)量比0.5:0.2:0.25:0.01(Ni:Co:Mn:Y)的比例稱取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O、Y(NO3)3·6H2O，配制成含Y的硫酸鹽溶液，總金屬離子摩爾含量1.92mol/L，記為溶液a；稱取NaOH,配制成10mol/L的堿溶液，然后向堿液中加入符合化學(xué)劑量比的Al(NO3)3·9H2O，其中Al:OH＝0.04(摩爾比),攪拌均勻形成含NaAlO2的堿溶液，冷卻至35℃以下后，加入一定體積的氨水，氨堿摩爾比為0.38，即為溶液b；(2)兩種溶液的反應(yīng)過程a和b兩種溶液并流泵入有氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)，容積為3m3的不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度50℃，攪拌轉(zhuǎn)速154r/mim，使用在線pH值控制系統(tǒng)使反應(yīng)pH值保持在11.4±0.05左右，恒溫反應(yīng)24小時(shí)，得到一種摻雜AL和Y的α-Ni0.5Co0.2Mn0.25Al0.04Y0.01(OH)2天藍(lán)色懸濁液。(3)高溫陳化將(2)的天藍(lán)色懸濁液用物料轉(zhuǎn)移泵轉(zhuǎn)移至3m3有氮?dú)獗Ｗo(hù)的的陳化釜中，加熱溫度至80℃，調(diào)整溶液pH值至12，在攪拌狀態(tài)下陳化處理2小時(shí)，天藍(lán)色沉淀逐漸變?yōu)榉奂t色，沉淀晶型由α型轉(zhuǎn)化為β型(4)壓濾洗滌將(3)中制得的β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.04Y0.01(OH)2懸濁液泵入不銹鋼密閉加壓過濾洗滌一體機(jī)進(jìn)行固液分離和壓濾洗滌,壓力0.5Mpa,用80℃去離子水洗滌，直至精密pH試紙測試濾液pH值7-8為止；壓濾洗滌后得到β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.04Y0.01(OH)2濾餅，在鼓風(fēng)干燥箱中于120℃下對濾餅進(jìn)行烘干15小時(shí)，得到含Al和Y的β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.04Y0.01(OH)2粉體，D50為9.2μm，D90為13.6μm，產(chǎn)品藍(lán)黑色，流動(dòng)性較好，振實(shí)密度為1.87g/cm3。(5)去磁性物質(zhì)將(4)的前驅(qū)體物料通過自動(dòng)上料機(jī)連續(xù)進(jìn)入去磁分離器進(jìn)行除磁，磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇1.0T，進(jìn)行去磁工序后，前驅(qū)體磁性物質(zhì)含量≤25ppb。步驟2：配鋰燒結(jié)按照Li/M＝1.03:1的化學(xué)計(jì)量比稱取一定量的Li2CO3和(5)的前驅(qū)體，利用高速混料機(jī)混合，先以400r/min的低速混合15分鐘，再以700r/min高速混合5分鐘，形成β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.04Y0.01(OH)2和Li2CO3的均勻混合物；將混合后的材料裝缽后(3kg/缽)推入輥道式窯爐內(nèi)，通入含氧量為60％的富氧氣體(長江制氧機(jī)產(chǎn))，氣體總流量100m3/h，于480℃溫區(qū)保溫約4小時(shí)，910℃溫區(qū)保溫12小時(shí)后，冷卻至室溫，氣流粉碎(壓力0.4Mpa)過300目篩，即完成燒結(jié)，得到正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.04Y0.01O2，D50:8.3μm,振實(shí)密度2.35g/cm3，BET為0.28m2/g。粉碎過篩環(huán)節(jié)要求車間適度≤30％。步驟3：液相包覆1wt％的0.7Li3PO4-0.3Al2O3鋰快離子導(dǎo)體(1)分別配制0.5mol/L的LiH2PO4、LiOH、Al(NO3)·9H2O水溶液，按包覆劑量比例混合LiH2PO4和LiOH溶液，水浴溫度50℃，生成一種白色膠體狀Li3PO4乳液，之后緩慢加入Al(NO3)·9H2O溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值9-10，得到一種Li3PO4-Al(OH)3的乳液。(2)將步驟2所得的正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.04Y0.01O2按固液比2:1的比例和去離子水一同投入高粘度攪拌機(jī)中，勻漿后加入(1)的乳液，按自轉(zhuǎn)2000r/min，公轉(zhuǎn)50r/min的轉(zhuǎn)速勻漿攪拌1小時(shí)。(3)將(2)的懸濁液進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)口溫度設(shè)定為250℃，出口溫度設(shè)定為70℃。(4)將(3)的粉末裝缽后置于輥道窯中，60％氧含量的空氣氛下，450℃燒結(jié)6小時(shí)后得到0.7Li3PO4-0.3Al2O3包覆的LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.04Y0.01O2，冷卻后過300目篩，之后再通過自動(dòng)上料機(jī)連續(xù)進(jìn)入去磁分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇1.2T，進(jìn)行去磁工序后，要求成品磁性物質(zhì)含量≤25ppb，實(shí)測為15.1ppb。包覆后成品的D50：8.4μm，振實(shí)密度2.39g/cm3，BET為0.42m2/g，表面非晶態(tài)包覆物造成比表面略有增大，其他物理指標(biāo)沒有明顯變化。實(shí)施例3一種改善高低溫性能的動(dòng)力NCM523材料的制備方法，以LiNi0.5Co0.2Mn0.25AL0.05O2的制備為例，包括以下制備過程：步驟1：β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.05(OH)2的制備(1)配制溶液按照符合化學(xué)計(jì)量比0.5:0.2:0.25(Ni:Co:Mn)的比例稱取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O，配制成混合硫酸鹽溶液，總金屬離子摩爾含量1.9mol/L，記為溶液a；稱取NaOH,配制成10mol/L的堿溶液，然后向堿液中加入符合化學(xué)劑量比的Al(NO3)3·9H2O，其中Al:OH＝0.05(摩爾比),攪拌均勻形成含NaAlO2的堿溶液，冷卻至35℃以下后，加入一定體積的氨水混合均勻，氨堿摩爾比為0.38，即為溶液b；(2)兩種溶液的反應(yīng)過程a和b兩種溶液并流泵入有氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)，容積為3m3的不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度50℃，攪拌轉(zhuǎn)速154r/mim，使用在線pH值控制系統(tǒng)使反應(yīng)pH值保持在11.2±0.05左右，恒溫反應(yīng)24小時(shí)，得到一種摻雜Al的α-Ni0.5Co0.2Mn0.25Al0.05(OH)2天藍(lán)色懸濁液。(3)高溫陳化將(2)的天藍(lán)色懸濁液用物料轉(zhuǎn)移泵轉(zhuǎn)移至3m3有氮?dú)獗Ｗo(hù)的的陳化釜中，加熱溫度至80℃，調(diào)整溶液pH值至12，在攪拌狀態(tài)下陳化處理2小時(shí)，天藍(lán)色沉淀逐漸變?yōu)榉奂t色，沉淀晶型由α型轉(zhuǎn)化為β型(4)壓濾洗滌將(3)中制得的β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.05(OH)2懸濁液泵入不銹鋼密閉加壓過濾洗滌一體機(jī)進(jìn)行固液分離和壓濾洗滌,壓力0.5Mpa,用80℃去離子水洗滌，直至精密pH試紙測試濾液pH值7-8為止；壓濾洗滌后得到β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.05(OH)2濾餅，在鼓風(fēng)干燥箱中于120℃對濾餅進(jìn)行烘干15小時(shí)，得到含Al的β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.05(OH)2粉體，D50為10.5μm，D90為15.3μm，產(chǎn)品藍(lán)黑色，流動(dòng)性較好，振實(shí)密度為1.82g/cm3。(5)去磁性物質(zhì)將(4)的前驅(qū)體物料通過自動(dòng)上料機(jī)連續(xù)進(jìn)入去磁分離器進(jìn)行除磁，磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇1.0T，進(jìn)行去磁工序后，前驅(qū)體磁性物質(zhì)含量≤25ppb。步驟2：配鋰燒結(jié)按照Li/M＝1.03:1的化學(xué)計(jì)量比稱取一定量的Li2CO3和(5)的前驅(qū)體，利用高速混料機(jī)混合，先以400r/min的低速混合15分鐘，再以700r/min高速混合5分鐘，形成β-Ni0..5Co0.2Mn0.25AL0.05(OH)2和Li2CO3的均勻混合物；將混合后的材料裝缽后(3kg/缽)推入輥道式窯爐內(nèi)，通入含氧量為60％的富氧空氣(長江制氧機(jī)產(chǎn))，氣體總流量100m3/h，于480℃溫區(qū)保溫約4小時(shí)，920℃溫區(qū)保溫12小時(shí)后，冷卻至室溫，氣流粉碎(壓力0.4Mpa)過300目篩，即完成燒結(jié)，得到正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.05O2，D50:8.3μm,振實(shí)密度2.33g/cm3，BET為0.32m2/g。粉碎過篩環(huán)節(jié)要求車間適度≤30％。步驟3：液相包覆1wt％的0.9Li3PO4-0.1Al2O3鋰快離子導(dǎo)體(1)分別配制0.5mol/L的LiH2PO4、LiOH、Al(NO3)·9H2O水溶液，按包覆劑量比例混合LiH2PO4和LiOH溶液，水浴溫度50℃，生成一種白色膠體狀Li3PO4乳液，之后緩慢加入Al(NO3)·9H2O溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值9-10，得到一種Li3PO4-Al(OH)3的乳液。(2)將步驟2所得的正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.05O2按固液比2:1的比例和去離子水一同投入高粘度攪拌機(jī)中，勻漿后加入(1)的乳液，按自轉(zhuǎn)2000r/min，公轉(zhuǎn)50r/min的轉(zhuǎn)速勻漿攪拌1小時(shí)。(3)將(2)的懸濁液進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)口溫度設(shè)定為250℃，出口溫度設(shè)定為70℃。(4)將(3)的粉末裝缽后置于輥道窯中，60％氧含量的空氣氛下，450℃燒結(jié)6小時(shí)后得到0.9Li3PO4-0.1Al2O3包覆的LiNi0.5Co0.2Mn0.25Al0.05O2，冷卻后過300目篩，之后再通過自動(dòng)上料機(jī)連續(xù)進(jìn)入去磁分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度選擇1.2T，進(jìn)行去磁工序后，要求成品磁性物質(zhì)含量≤25ppb，實(shí)測為15.1ppb。包覆后成品的D50：9.5μm，振實(shí)密度2.32g/cm3，BET為0.45m2/g，表面非晶態(tài)包覆物造成比表面略有增大，其他物理指標(biāo)沒有明顯變化。對比例1以市售某公司產(chǎn)NCM523作為對比例，D50：10.5μm，振實(shí)密度：2.46g/cm3，BET為0.27m2/g。將實(shí)施例與對比例的正極材料組裝成36Ah@1C(正極克容量165Wh/kg)的軟包疊片式電池。將聚偏氟乙烯PVDF粘結(jié)劑溶于N-甲基吡咯烷酮NMP中，然后加入實(shí)施例1-3與對比例1的NCM523材料和導(dǎo)電劑(SP)充分混合后涂布在鋁箔上，再烘干碾壓(正極壓實(shí)密度3.5g/cm3)，制成正極片，其中正極活性物質(zhì)：SP：PVDF為95：3：2wt％；負(fù)極極片的制作同正極，石墨：SP：CMC：SBR為95：1.5：1.5：2，負(fù)極壓實(shí)密度1.58g/cm3，對實(shí)施例和對比例材料在-30℃、-20℃、-10℃、0℃、25℃、55℃進(jìn)行高低溫放電測試，1.0C充放，恒流充電至4.2V，再恒壓充電到0.04C，25℃充電到100％SOC，然后置于恒溫箱中恒溫2h后測試電池高低溫放電參數(shù)，各測試結(jié)果見表1。表2測試了實(shí)施例和對比例電池55℃7d高溫荷電能力，100％SOC,1C充放，2.75～4.2V。表3列出了實(shí)施例和對比例在RT時(shí)的倍率特性，2.75～4.2V。表1表2正極材料存儲(chǔ)前存儲(chǔ)后恢復(fù)后實(shí)施例1100％99.56％100.4％實(shí)施例2100％99.54％99.94％實(shí)施例3100％99.42％99.52％對比例1100％95.12％95.14％表3表4通過表1-4中實(shí)施例1-3和對比例1的數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合圖1至圖3，可以看出，采用前驅(qū)體體相摻雜和表面包覆聯(lián)合改性方法合成的NCM523動(dòng)力材料，在改善材料高低溫性能方面效果顯著，材料不僅有優(yōu)良的高低溫充放電和存儲(chǔ)性能，同時(shí)材料的倍率性能和循環(huán)性能得到較大改善，同比優(yōu)于市面所售同等規(guī)格材料。以實(shí)施例1為例，材料在-20℃的低溫下依然可以放出電池容量的83.1％，55℃高溫存儲(chǔ)7d，放電容量99.56％，容量恢復(fù)率100％，室溫下的倍率性能良好，5C/1C容量比99.2％，而市售材料僅保持在85％左右。本發(fā)明工藝比較簡單，設(shè)備投入少，產(chǎn)品效益高，非常具有商業(yè)推廣價(jià)值。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3