[01327013]高性能三元系锂离子电池正极材料的开发

一、任务来源 项目来源：河南省重点科技攻关计划项目; 项目名称：高性能三元系锂离子电池正极材料的开发; 项目编号：082102270013。 二、技术原理及性能指标 本项目开发出Ni、Co、Mn元素由内向外呈梯度变化的球形锂离子电池三元材料前躯体的连续生产工艺,进而采用低共熔盐锂化技术将此前躯体制成元素呈梯度包覆的三元正极材料。前驱体制备反应釜是由3-4个反应釜依次串联组成,第一个反应釜提供内核组分,处于末端的反应釜提供最外层配比,中间反应釜提供过渡组分,可以合成出Ni、Co、Mn三种元素呈梯度包覆的球形氢氧化物,该氢氧化物与低共熔混合锂盐煅烧用于制备高性能三元系锂离子电池正极材料。 项目计划书中对所要开发的三元正极材料性能目标主要有： （1） 高振实密度。一般情况下,颗粒粒度平均直径在8～12 μm的三元材料的振实密度在2.40 g/cm3左右,项目开发的目标是 2.80 g/cm3以上。 （2） 高比容量。项目计划书中三元正极材料的目标比容量设定为160 mAh/g。本项目所开发的制备工艺合成出的三种产品性能指标如下：富镍内核的正极材料Li[Ni0.64Co0.18Mn0.18]O2振实密度为2.85 g/cm3,克比容量大于205mAh.g-1,500次循环容量保持率96.5%;正极材料Li[Ni0.75Co0.1Mn0.15]O2的振实密度为2.83 g/cm3,克比容量大于210 mAh.g-1,100次循环容量保持率95%;富锂内核正极材料Li 1.2[Ni0.38Mn0.62]0.8O2振实密度为2.80 g/cm3,克容量达到200 mAh.g-1,0.5倍率100次循环容量没有明显降低。与项目计划书中的预期性能相比,所开发的梯度包覆工艺制备的产品在振实密度、比容量和循环性能方面均达到预期值,并且在部分方面远远优于预期的结果。 三、技术的创造性与先进性 工艺先进性比较：教育部科技查新工作站（Z12）检索了与项目相关的科技文献和成果报道,在国内公开发表的文献、专利中未见相同工艺的报道,说明了我们所开发的工艺在制备Ni、Co、Mn元素由内向外梯度包覆的球形锂离子电池前驱体方面是处于国内领先水平。 产品性能比较：目前市场上同类型产品比较,在振实密度和比容量方面产品性能高于市场上同类型产品的性能。 四、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目所开发的工艺初步进行了中试放大试制,工艺设备运行稳定。应用领域为新能源新材料,主要用于动力型锂离子电池,包括电动工具和车载电源,和高性能的小型电器类锂离子电池,包括手机电池、笔记本电池等数码产品的电源。工艺安全性良好。 五、应用情况及存在的问题 本项目开发出的制备工艺及参数已在河南科隆新能源有限公司进行了中试,但仍需要进一步放大试验,优化条件,完善工艺参数,尽早实现向产业化生产的过渡。 六、历年获奖情况 无 七、成果简介要向社会公开 本项目被列入河南省重点科技攻关计划,受到河南省科技厅的资助。该项目旨在开发出一种合成高性能三元系锂离子电池正极材料的新工艺,采用这种新工艺可以较大程度地改善和提高目前三元锂离子电池正极材料存在的容量、振实密度低,以及循环性能差等缺陷,使得合成出的三元系锂离子电池正极材料容量达到并超过160mAh/g,振实密度达到2.8g/cm3,并且具有优良的循环稳定性。