[00135847]液相糖包覆喷雾干燥制备镍钴锰酸锂三元正极材料的方法

1、课题来源与背景: 作为第三代电池技术,锂电池凭借着储能比能量高、循环寿命长、无污染等优点已经在电子产品领域取得广泛应用。同时,随着电动车行业的兴起,大容量的动力锂电池市场前景广阔。锂电池的生产工艺复杂,技术门槛极高,其核心材料主要是正极材料、电解液和隔膜。其中正极材料是锂电池中最关键的原材料,决定了电池的安全性能和电池能否大容量化,约占锂电池电芯材料成本的40%。从市场格局来看,国内锂电正极材料行业集中度较高,已经形成了以京津地区、长江中下游地区和华南地区三大锂电正极材料产业基地,主流竞争品牌生产正极材料结构类型稳定,在锂电池下游应用市场利好不断的背景下,三元正极材料产业正处于技术升级和产品更新换代的关键阶段。尽管国内许多优势品牌企业销售量居前,但供应集中度高,小资企业供货无法保证,国内三元锂电池总产能仍较小,市场广阔,前景十分乐观。 2、技术原理及性能指标: 本项目技术先将Ni、Co、Mn的硫酸盐溶液混合后在碱性条件下共沉淀反应制得三元复合前驱体,经过滤、洗涤、干燥后,将该三元复合前驱体、可溶性金属锂化合物、稀土化合物加入溶解了糖的溶剂中,混合均匀后通过喷雾干燥得到糖包覆并掺杂了稀土元素的三元前驱体,最后经过高温煅烧后即可得到经稀土元素掺杂的三元材料。该方法制备的三元材料,颗粒分散性好,大小均匀,球形度高,二次颗粒疏松,有利于电解液的浸润。从根本上提高了锂离子的扩散速度,减小锂离子扩散过程中的阻抗,从而提高了材料的倍率性能及循环性能。 3、技术的创造性与先进性: 1)掺杂了稀土元素。稀土元素的掺杂不仅改变了主体晶格电子结构及化学键结构,而且在充放电过程中可以有效抑制阳离子混排,稳定了晶体结构,减少了不可逆容量,提高了首次充放电的容量及循环性能。另外,稀土元素的掺杂细化了晶粒,大大缩短了锂离子的扩散路径并有效抑制了电荷转移阻抗的增大,从而在本质上提高了材料的倍率性能。 2)在材料化合反应时增加了糖。这种方法增加了溶液的粘稠性,减小了颗粒间的分散性,有效阻止了三元前驱体之间的团聚。可溶性锂盐在有一定粘度的糖水中与复合三元前驱体达到理想状态的混合,使材料的二次颗粒分散性好。 3)采用喷雾干燥技术。增加了糖的粘稠溶液在离心喷雾干燥时,糖转化为玻璃态,使前驱体分散更均匀,球形度更高,同时能完成再次造粒。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性: 本技术是锂电池正极材料镍钴锰酸锂三元材料的一种制备方法。该方法已进入中试阶段,制备出的三元材料倍率性能高,稳定性好,从根本上提高了材料的电性能。 5、应用情况及存在的问题: 本项目技术已进入中试阶段,产值1000万元,客户反映情况良好。 6、历年获奖情况: 本项目技术应用的产品镍钴锰酸锂TX-504获得了重庆市高新技术产品认证。