[發明專利]一種用于鋰離子電池正極材料的球形錳酸鋰的制備方法

有效

• 申請號: 200910019320.0
• 申請日: 2009-10-14
• 公開（公告）號: CN101764211A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 孫琦;朱小奕;胡章勇
• 申請（專利權）人: 孫琦
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/505
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于鋰離子電池正極材料的球形錳酸鋰的制備方法，屬新能源材料技術領域。

背景技術

目前使用和研究的鋰離子電池正極材料主要有：LiCoO₂、鋰鎳氧LiNiO₂、鋰錳氧LiMn₂O₄三種，其中LiCoO₂具有良好的電化學性能和3.6V的工作電壓，技術成熟，是市場上的成熟產品。LiNiO₂有價格和儲量的優勢，但是工作電壓低，制備難度大。錳酸鋰LiMn₂O₄價格低廉，工作電壓高，自放電小，安全無污染等優點，是鋰離子電池首選正極材料。

但是隨著鋰離子電池不斷向高能量密度的方向發展，對正極材料體積比容量提出了要求，球形化是提高正極材料體積比容量的有效途徑。清華大學核能與新能源技術研究院采用控制結晶固相反應新工藝（簡稱控制結晶技術）高密度球形LiCoO₂、LiNi_0.8Co_0.2O₂、LiMn₂O₄、LiNi_1/3Mn_1/3O₂、LiFePO₄正極材料；另外他們還采用溶膠凝膠技術合成了球形LiV₃O₈和LiFePO₄。

目前制備球形材料的途徑主要有三種，第一種是通過嚴格控制晶體成長來實現，如控制結晶技術；第二種是通過創造兩相共存的環境，利用界面能趨向最小穩定的規律從而實現球形化，如噴霧干燥；第三種就是將前面兩者結合起來實現球形化。乳液法二次造粒就是利用兩相共存時，界面能趨向最小的原理來實現成球的，其過程實質是一個物理過程。

發明內容

????本發明的目的就是提供一種用于鋰離子電池正極材料的球形錳酸鋰的簡單新型的物理制備方法，該方法可以得到球形的錳酸鋰，還可以進一步實現對錳酸鋰粉體微觀粒徑大小的有效控制。

本發明其工藝步驟如下：

1)、將碳酸鋰和二氧化錳按摩爾比1：2與去離子水混合，攪拌2h，得到流變相態，充分攪拌，使反應物混合均勻；將反應物置于干燥箱內80^?oC?6h，烘干去除水分；將烘干后的產物在700^?oC下微波燒結，得錳酸鋰的一次顆粒；

2)、將錳酸鋰的一次顆粒與甲基纖維素水溶液混合，得到混合水相，其中錳酸鋰與水的質量比為1：1；

3）、以煤油為油相，Span80為表面活性劑，將水相和油相在攪拌下混合，得到w/o型乳狀液；然后將此乳狀液加熱到80-90?^oC；最后在870^oC?6h下燒結得團聚體即為錳酸鋰二次顆粒。

所述的鋰源為碳酸鋰或醋酸鋰，錳酸鋰二次顆粒為球狀形貌，平均粒徑20～50μm，顆粒分布均勻。

所述的原料二氧化錳是電解二氧化錳或化學二氧化錳。

采用碳酸鋰或醋酸里和二氧化錳按一定比例與水混合、攪拌得到流變相，烘干在700^?oC微波燒結2h得到錳酸鋰的一次顆粒，將一次顆粒與甲基纖維素MC水溶液混合得水相，再以煤油為油相，Span80為表面活性劑，攪拌得微乳液，加熱870^oC燒結得錳酸鋰的二次顆粒。

采用以上方案，通過控制錳酸鋰的二次顆粒的燒結時間，實現錳酸鋰球形顆粒微觀粒徑大小的有效控制。???

按照本發明的方法所得的SEM照片所示，產物為一顆顆粒形貌，平均粒徑約300nm左右，燒結12h所得產物。

具體實施方式

本發明選擇醋酸錳或碳酸錳和二氧化錳為反應原料得錳酸鋰的一次顆粒；以煤油為油相,?Span80為表面活性劑，以錳酸鋰的一次顆粒和甲級纖維素MC水溶液配成為乳液相。其制備過程分為兩步。

實施例1

⑴、將碳酸鋰和二氧化錳按摩爾比1：2與去離子水混合，攪拌2h，得到流變相態，充分攪拌，使反應物混合均勻。將反應物置于干燥箱內80^?oC?6h，烘干去除水分。將烘干后的產物在700^?oC下微波燒結，得錳酸鋰的一次顆粒。

⑵、將錳酸鋰的一次顆粒與甲基纖維素(MC)水溶液混合，得到混合水相，其中錳酸鋰與水的質量比為1：1。