[發明專利]復合正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 200810217154.0
• 申請日: 2008-10-31
• 公開（公告）號: CN101409342A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 岳敏;程林;賀雪琴
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司
• 代理人: 孫 皓;林 虹

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，特別是一種復合正極材 料的制備方法。

背景技術

作為鋰離子電池正極材料，目前廣泛應用的為LiCoO₂，其具有加工性能好， 循環壽命長的優點。但鈷資源在全球的儲量較小，資源匱乏，生產LiCoO₂的生 產成本較高，并且鈷的毒性較大，對環境危害嚴重。因此亟需其替代產品的問 世，被認為最有應用前景的鈷酸鋰的替代產品主要錳系材料、鎳系材料及磷酸 鹽材料等。其中錳系材料由于其價格低廉、對環境友好、放電電位高和儲存性 能好等優點而受到研究者的廣泛關注，因此錳系材料的廣泛研究具有戰略性意 義。研究者研究的主要錳系材料有尖晶石結構的錳酸鋰，如LiMn₂O₄、 LiMn_1.5M_0.5O₄(M為鎳，鈷)，層狀兩元錳系化合物，如LiMnO₂、LiMn_xR_1-xO₂(R為鎳，鈷)，以及共生化合物，其中錳系材料的共生化合物xLi₂MnO₃·(1-x) LiNi_0.5Mn_0.5O₂，由兩種層狀化合物形成共生結構，Li₂MnO₃主要用于穩定結構， 利于鋰離子的可逆脫嵌，LiNi_0.5Mn_0.5O₂為鋰離子活性物質，可逆容量大于 200mAh/g，是一種極具應用前景的鋰離子電池正極材料。現有技術的 xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_0.5Mn_0.5O₂制作工藝，采用固相法或“共沉淀+固相法”，成 本較高，合成材料的首次效率較低，循環性能有待改善，尚難以投入商業應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種復合正極材料的制備方法，要解決的技術問題是 簡化工藝，降低生產成本。

本發明采用以下技術方案：一種復合正極材料的制備方法，包括以下步驟： 一、將占配制后溶液濃度0.5～8mol/L的堿液、鎳元素大于0～8mol/L的鎳源 化合物溶液、錳元素0.5～8mol/L的錳源化合物溶液，加入到反應釜中，連續 攪拌使其生成均一沉淀，得到含鎳錳的前驅體，將含鎳錳的前驅體與鋰源化合 物，按鎳錳物質的量：鋰物質的量比0.5～1：1，混合均勻得到前驅體混合物； 二、將前驅體混合物以1～15℃/min的升溫速度，升溫到700～1000℃，燒結4～ 24h，得到xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_0.5Mn_0.5O₂正極材料，0≤x≤1；三、將含Al、 Ti、Zr、La、Zn、Mg的鹽或含Al、Ti、Zr、La、Zn、Mg的有機酯化合物，溶 解于有機溶劑乙醇、甲醇、甘油、丙酮、四氫呋喃、苯或甲苯中，換算成相應 的氧化物后占正極材料質量0.1～5.0％，加入正極材料，攪拌、蒸發溶劑后烘干， 再以1～15℃/min的升溫速度升溫到400～600℃，熱處理2～24h，得到 xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_0.5Mn_0.5O₂/M復合正極材料，M為Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、La₂O₃、 ZnO或MgO。

本發明的方法得到的xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_0.5Mn_0.5O₂正極材料，以1～ 15℃/min的升溫速度升溫到500～700℃，保溫4～24h，自然冷卻至室溫。

本發明的方法自然冷卻至室溫后粉碎、分級、篩分。

本發明的方法含鎳錳的前驅體與鋰源化合物混合均勻，轉速為 100～500r/min，時間為10～40h。