811三元材料烧结工艺的研究

李云峰，罗传军

（多氟多化工股份有限公司，河南 焦作454191）

随着锂离子电池行业的快速发展，目前已经商品化钴酸锂材料由于成本较高、比容量偏低、毒性大等方面的原因已经面临逐渐被三元材料的替代的趋势[1]。层状结构的三元材料镍钴锰酸锂由于综合了锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂三种材料的优点而具备协同效应，成为具有良好应用前景的锂离子正极材料之一；在三元材料中，高镍三元材料由于镍含量更高，具有放电容量高，成本低，污染小等优点[2-3]。锂离子电池的性能有很大一部分是依赖于正极材料的性能，而正极材料的合成一般是通过烧结工艺得到的；行业内烧结工艺分为预烧结和烧结两步，第一步预烧结通常是为了使前驱体和锂源分解，从而使得后续合成三元材料的化学反应进行得更为顺利；第二步烧结过程是合成三元材料的关键化学反应阶段[4]。这其中涉及的化学反应如下：

其中M=Ni、Co、Mn，在一定的高温条件下Li2O与MO的晶粒界面发生反应，生成层状化合物LiMO2，该反应的第一阶段是在晶粒界面或界面邻近的反应物晶格中生成LiMO2晶核，高温条件下有利于晶核的生成[4]。

本工作对不同预烧温度、预烧时间、烧结温度及烧结时间对材料理化和电性能的影响进行研究，提出针对811高镍材料的最佳烧结制度。

1 实验

1.1 前驱体的合成与正极材料的制备

采 用 MnSO4·H2O、NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O按照摩尔比8:1:1配成所需浓度溶液，将上述金属盐溶液、氨水以及烧碱溶液通入50L连续搅拌反应釜内，恒温60℃，在氮气保护气氛下，以一定工艺条件合成所需Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体[5]。……