CN114284482A - 锂离子电池正极材料、生产工艺及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池正极材料、生产工艺及应用，该锂离子电池正极材料生产工艺主要包括：取锂源以及前驱体混合均匀，获得混合料，所述前驱体包括粒度不同的前驱体一和前驱体二；将所述混合料装钵、摇匀、打格划线，获得装钵划线料；将所述装钵划线料分成两份，分别置于第一温区和第二温区中烧结，获得第一烧结料和第二烧结料，其中，所述第一温区的温度高于所述第二温区；粉碎烧结料，粉碎时先投入所述第一烧结料紧接着投入所述第二烧结料，制得正极材料。从原材料混料开始，结合温度分区烧结，大大提升了材料压实密度，工艺简单、易操作，加工成本低，非常适合产线化。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池正极材料及其生产工艺，还涉及该生产工艺在锂离子电池正极及锂离子电池中的应用。
背景技术
锂离子电池是一种可重复充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，其关键材料主要包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。随着新能源和锂离子电池技术的发展，对关键材料提出了更高的要求，其中正极材料的能量密度就是其中一个重要的方向。
目前提高正极材料密度的方法主要是通过提高极片的压实密度来实现的。比如公开号为CN108199025A的中国专利申请中公开了一种高压实密度富锂锰基正极材料的制备方法，将A、B两种不同颗粒粒度的前躯体物料分别进行焙烧处理；将物料A与B的焙烧产物进行级配混合均匀；然后进行压制处理；压制所得的块状物料破碎、磨细后得到所述富锂锰基锂离子电池正极材料，该制备方法可显著地提高富锂锰基正极材料的压实密度。又如公开号为CN113247963A的中国专利申请中公开了一种高压实钴酸锂正极材料的制备方法，其将两种不同粒度的钴酸锂材料级配后，再与包覆物混合，进行二次烧结、粗破碎和解离，制得所需的钴酸锂正极材料，从而获得具有高压实的钴酸锂正极材料。
以上现有技术采用的方法虽能少许提高材料压实，但工序较多，操作繁杂，提高了材料的加工成本。
发明内容
有鉴于此，本发明有必要提供一种锂离子电池正极材料的生产工艺，通过将不同粒度的前驱体按照一定的比例与锂源混合均匀，然后分别置于不同温度的烧结区进行烧结后，粉碎得到粒度分布较宽的锂离子电池正极材料。直接从原材料混料开始，结合温度分区烧结，不仅大大提升了材料压实密度，而且工艺简单、易操作，不会提升材料加工成本，非常适合产线化。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种锂离子电池正极材料的生产工艺，包括下列步骤：
取锂源以及前驱体混合均匀，获得混合料，所述前驱体包括粒度不同的前驱体一和前驱体二；
将所述混合料装钵、摇匀、打格划线，获得装钵划线料；
将所述装钵划线料分成两份，分别置于第一温区和第二温区中烧结，获得第一烧结料和第二烧结料，其中，所述第一温区的温度高于所述第二温区；
粉碎烧结料，粉碎时先投入所述第一烧结料紧接着投入所述第二烧结料，制得正极材料。
进一步方案，所述锂源选自碳酸锂或氢氧化锂；
所述前驱体选自四氧化三钴或镍钴锰氢氧化物。
进一步方案，所述前驱体一的粒度在5-7μm，所述前驱体二的粒度在3-4μm。
进一步方案，所述前驱体一和前驱体二的质量比为(10-15)：(3-7)。
进一步方案，所述混合料中，锂与前驱体中金属离子的摩尔比为(1.0-1.3)：1。
进一步方案，所述烧结的时间为12-18h，所述第一温区的温度为850-1060℃，所述第二温区的温度为830-1040℃。
进一步方案，所述粉碎采用气流粉碎，所述气流粉碎的分级频率为2-20Hz，给料频率为5-30Hz。
本发明进一步提供了一种锂离子电池正极材料，采用如前述任一项所述的生产工艺制得。
本发明进一步提供了一种锂离子电池正极，其活性材料含有如前述所述的锂离子电池正极材料。
本发明还提供了一种锂离子电池，其包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极为前述所述的锂离子电池正极。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中的将粒度不同的前驱体与锂源混合后烧结，可使产品粒度分布变宽；同时烧结时分别置于不同的温度区进行，由于温度不同，产品粒度也不同，通过不同温区的设置进一步拉宽粒度分布；此外，粉碎时交叉加入不同温区的烧结料，使得最终产品的混合更加均匀，提高了产品一致性。
本发明中的生产工艺适用性高，可适用于各种类型的钴酸锂、镍钴锰酸锂产品，且工艺较简单，生产效率高，适于工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例6所得到的钴酸锂钴放大1000倍的SEM照片；
图2为本发明实施例8得到的镍钴锰酸锂放大1000倍的SEM照片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明第一方面公开了一种锂离子电池正极材料的生产工艺，主要包括下列步骤：
S100、混料
具体的说，取锂源以及前驱体混合均匀，获得混合料，其中，前驱体包括粒度不同的前驱体一和前驱体二，可以理解，这里的前驱体一和前驱体二属于相同的原料，区别仅在于粒度不同，且这里的粒度指的是中值粒度D50。进一步的，锂源和前驱体均为本领域中常规生产锂离子电池正极材料的原料，没有特别的限定，根据本发明的实施例，锂源可以选自碳酸锂或氢氧化锂；根据所需产品的不同，可选择不同的前驱体，在本发明的一些具体的实施例中，产品为钴酸锂，所述前驱体为四氧化三钴；在本发明的另一些实施例中，产品为镍钴锰酸锂，所述前驱体为镍钴锰氢氧化物NixCoyMn1-x-y(OH)2，其中0<x<0.9、0<y<1、0<x+y<1；此外可以理解的是，锂源和前驱体的配料比没有特别的限定，本领域技术人员可根据实际情况进行调整，根据本发明的实施例，其是按照锂与前驱体中金属离子总摩尔比为(1.0-1.3)：1进行配料的；此外，其混合均匀的方式没有特别的限定，只要能够实现混合均匀的目的即可，在本发明的一些具体的实施例中，采用高速混合机进行混合，优选的转速为500/min，混合时间为25min。进一步的，根据本发明的实施例，前驱体一的粒度在5-7μm，前驱体二的粒度在3-4μm，前驱体一和前驱体二的质量比为(10-15)：(3-7)，较大粒度的前驱体占比高，可使得成品的中值粒度D50相对大一些，从而提高压实。
S200、装钵
具体的说，将获得的混合料装钵、摇匀、打格划线，获得装钵划线料；其中，匣钵的尺寸规格等没有特别的限定，可根据实际的生产量进行调整，根据本发明的实施例，其采用的匣钵尺寸为320mm×320mm×85mm，装料量为3-6kg/匣钵，在本发明的一些具体的实施例中，优选为4kg/匣钵。
S300、烧结
具体的说，将获得的装钵划线料分成两份，分别置于第一温区和第二温区中烧结，获得第一烧结料和第二烧结料，其中，所述第一温区的温度高于所述第二温区；根据本发明的实施例，烧结的时间为12-18h，所述第一温区的温度为850-1060℃，所述第二温区的温度为830-1040℃。进一步的，本发明中不同温区设置没有特别的限定，为了实现自动的产线化，本发明的实施中烧结工艺采用双层辊道炉进行，根据本发明的实施例，双层辊道炉分为上下两层，高温烧结区总长19.44m，设定上层高温烧结区炉温850-1060℃，下层高温烧结区炉温830-1040℃，将装钵划线料以一定的推速送入双层辊道炉中，可通过控制推速来控制装钵划线料经过高温烧结区的时间，继而控制烧结时间，在本发明的一些具体的实施例中，推速控制在1.08-1.62m/h。将上层高温烧结区获得的烧结料记为第一烧结料，将下层高温烧结区获得的烧结料记为第二烧结料。
S400、粉碎
获得的第一烧结料和第二烧结料均为块状，需要对其进行粉碎。根据本发明的实施例，粉碎优选采用气流粉碎的方式，粉碎时先投入所述第一烧结料紧接着投入所述第二烧结料，从而制得正极材料，可以理解的是，粉碎的具体参数可根据实际情况进行调整，在本发明的一些具体的实施方式中，气流粉碎的分级频率为2-20Hz，给料频率为5-30Hz。
本发明第二方面公开了一种锂离子电池正极材料，采用如本发明第一方面任一项所述的生产工艺制得，获得的锂离子电池正极材料具有粒度分布宽，振时密度高。
本发明第三方面公开了一种锂离子电池正极，其活性材料含有如第二方面所述的锂离子电池正极材料，获得的正极片具有高压实。
本发明第四方面公开了一种锂离子电池，其包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极为本发明第三方面所述的锂离子电池正极，由于正极片具有高压实，使得获得的锂离子电池具有更高的能量密度。
下面通过具体实施例对本发明进行说明，需要说明的是，下面的具体实施例仅仅是用于说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围，另外，如无特别说明，未具体记载条件或者步骤的方法均为常规方法，所采用的试剂和材料均可从商业途径获得。
实施例1
混料：取100kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和50kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温850℃，下层高温区炉温830℃；
粉碎：将得到块状烧结料的上、下层物料分开放置，通过气流粉碎机对烧结物料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，并且粉碎时投入一钵上层物料即接着投入一钵下层物料；粉碎完成后即得到成品钴酸锂，其粒度分布较宽、压实较高。
实施例2
混料：取100kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和50kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.08m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结18h，获得烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温850℃，下层高温区炉温830℃；
粉碎：将得到块状烧结料的上、下层物料分开放置，通过气流粉碎机对烧结物料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，并且粉碎时投入一钵上层物料即接着投入一钵下层物料，粉碎完成后即得到成品钴酸锂，其粒度分布较宽、压实较高。
实施例3
混料：取100kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和50kg粒度为3-4μm的(50Kg)四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.30m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结15h，获得烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温850℃，下层高温区炉温830℃；
粉碎：将得到的块状烧结料的上、下层物料分开放置，通过气流粉碎机对烧结料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，并且粉碎时投入一钵上层物料即接着投入一钵下层物料，粉碎完成后即得到成品钴酸锂，其粒度分布较宽、压实较高。
实施例4
混料：取100kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和50kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道窑高温区总长19.44m，上层高温区炉温1060℃，下层高温区炉温1040℃；
粉碎：将得到块状烧结料的上、下层物料分开放置，通过气流粉碎机对烧结料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，并且粉碎时投入一钵上层物料即接着投入一钵下层物料，粉碎完成后即得到成品钴酸锂，其粒度分布较宽、压实较高。
实施例5
混料：取100kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和50kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温1000℃，下层高温区炉温980℃；
粉碎：将得到块状烧结料的上、下层物料分开放置，通过气流粉碎机对烧结物料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，并且粉碎时投入一钵上层物料即接着投入一钵下层物料，粉碎完成后即得到成品钴酸锂，其粒度分布较宽、压实较高。
实施例6
混料：取120kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和30kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温1060℃，下层高温区炉温1040℃；
粉碎：将块状烧结料的上、下层物料分开放置，通过气流粉碎机对烧结物料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，并且粉碎时投入一钵上层物料即接着投入一钵下层物料，粉碎完成后即得到成品钴酸锂，其粒度分布较宽、压实较高。
实施例7
混料：取150kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和70kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速送入双层辊道炉中，在高温区烧结12h，得到烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温为1060℃，下层高温区炉温为1040℃；
粉碎：将得到块状烧结料上、下层分开放置，通过气流粉碎机对烧结料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，并且粉碎时投入一钵上层物料即接着投入一钵下层物料；粉碎完成后即得到成品钴酸锂，该钴酸锂的粒度分布较宽、压实较高。
实施例8
混料：取150kg粒度为5-6μm的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2和70kg粒度为3-4μm的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2加入高混机中，再按锂与Me(Ni+Co+Mn)摩尔比1.06加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速送入双层辊道炉中，在高温区烧结12h，得到烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温为960℃，下层高温区炉温为940℃；
粉碎：将得到块状烧结料上、下层分开放置，通过气流粉碎机对烧结料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，并且粉碎时投入一钵上层物料即接着投入一钵下层物料；粉碎完成后即得到成品镍钴锰酸锂，该镍钴锰酸锂的粒度分布较宽、压实较高。
对比例1
混料：取200kg粒度为6-7μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道窑高温区总长19.44m，上层高温区炉温为1060℃，下层高温区炉温为1040℃。
粉碎：将块状烧结料通过气流粉碎机进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，粉碎完成后即得到成品钴酸锂。
对比例2
混料：取200kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温为1060℃，下层高温区炉温为1040℃。
粉碎：将块状烧结料通过气流粉碎机进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，粉碎完成后即得到成品钴酸锂。
对比例3
混料：取150kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和70kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上下层高温区炉温均为1060℃；
粉碎：将得到块状烧结料通过气流粉碎机进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，粉碎完成后即得到成品钴酸锂。
对比例4
混料：取150kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和70kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道窑高温区总长19.44m，上下层高温区炉温均为1040℃；
粉碎：将得到块状烧结料通过气流粉碎机进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，粉碎完成后即得到成品钴酸锂。
对比例5
混料：取100kg粒度为6-7μm的四氧化三钴和50kg粒度为3-4μm的四氧化三钴加入高混机中，再按锂钴摩尔比1.1加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速进入双层辊道炉，在高温区烧结12h，获得烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上层高温区炉温1060℃，下层高温区炉温1040℃；
粉碎：将得到块状烧结料按出炉顺序放置，不分上下层，通过气流粉碎机对烧结物料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz，粉碎完成后即得到成品钴酸锂。
对比例6
混料：取150kg粒度为5-6μm的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2和70kg粒度为3-4μm的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2加入高混机中，再按锂与Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2摩尔比1.06加入碳酸锂，在高速混合机中以500r/min混合25min，混合均匀后卸料，获得混合料；
装钵：将得到的混合料装入320mm×320mm×85mm的匣钵中(4kg/匣钵)，装钵完成后摇匀并打格划线，获得装钵划线料；
烧结：将得到的装钵划线料，以1.62m/h推速送入双层辊道炉中，在高温区烧结12h，得到烧结料；其中，辊道炉高温区总长19.44m，上、下层高温区炉温均为960℃；
粉碎：将得到块状烧结物料通过气流粉碎机对烧结料进行粉碎，粉碎机的分级频率5Hz，给料频率20Hz；粉碎完成后即得到成品镍钴锰酸锂。
测试例
对实施例和对比例中制得的锂离子电池正极材料(钴酸锂、镍钴锰酸锂)进行粒度测试；同时以实施例和对比例中的正极材料作为主材，与聚偏氟乙烯为粘接剂、Super P为导电剂以95:2.5:2.5质量比加入氮甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，搅拌4h；以涂布机制成制作正极片，然后利用真空烘箱80℃烘4h后，裁剪得到最终极片。经100t辊压后，测试极片压实密度，结果见表1。
表1 锂离子电池正极材料的性能测试结果
由表1中的测试结果可以看出，通过本发明中的生产工艺，获得的钴酸锂、镍钴锰酸锂粉末的振时密度高，从而使得获得的正极片具有高压实。
此外，由图1和图2扫描电镜表征结果可以看出，通过本发明生产工艺制备的正极材料大小颗粒占比合适、混合均匀，粒度分布宽，结晶度高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种锂离子电池正极材料的生产工艺，其特征在于，包括下列步骤：
取锂源以及前驱体混合均匀，获得混合料，所述前驱体包括粒度不同的前驱体一和前驱体二；
将所述混合料装钵、摇匀、打格划线，获得装钵划线料；
将所述装钵划线料分成两份，分别置于第一温区和第二温区中烧结，获得第一烧结料和第二烧结料，其中，所述第一温区的温度高于所述第二温区；
粉碎烧结料，粉碎时先投入所述第一烧结料紧接着投入所述第二烧结料，制得正极材料。
2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述锂源选自碳酸锂或氢氧化锂；
所述前驱体选自四氧化三钴或镍钴锰氢氧化物。
3.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述前驱体一的粒度在5-7μm，所述前驱体二的粒度在3-4μm。
4.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述前驱体一和前驱体二的质量比为(10-15)：(3-7)。
5.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述混合料中，锂与前驱体中金属离子的摩尔比为(1.0-1.3)：1。
6.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述烧结的时间为12-18h，所述第一温区的温度为850-1060℃，所述第二温区的温度为830-1040℃。
7.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述粉碎采用气流粉碎，所述气流粉碎的分级频率为2-20Hz，给料频率为5-30Hz。
8.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的生产工艺制得。
9.一种锂离子电池正极，其特征在于，其活性材料含有如权利要求8所述的锂离子电池正极材料。
10.一种锂离子电池，其包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于，所述正极为权利要求9所述的锂离子电池正极。
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| US20140065337A1 (en) * | 2011-05-12 | 2014-03-06 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing particles |
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| CN112390296A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-23 | 合肥融捷能源材料有限公司 | 一种低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料及其制备方法和应用 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004119218A (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-15 | Seimi Chem Co Ltd | リチウム二次電池用の正極活物質及びその製造方法 |
| US20140065337A1 (en) * | 2011-05-12 | 2014-03-06 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing particles |
| CN107123799A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-09-01 | 格林美（无锡）能源材料有限公司 | 高容量锂二次电池用正极活性物质及其前驱体的制备方法 |
| CN112390296A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-23 | 合肥融捷能源材料有限公司 | 一种低倍率、高压实、高容量、高电压型钴酸锂材料及其制备方法和应用 |
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