[發明專利]一種制備納米級鋰離子電池正極材料的方法

無效

• 申請號: 201010205785.8
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN101867039A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 趙金鑫
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于能源材料制備工藝領域，涉及一種制備納米級鋰離子電池正極材料LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)的新方法。

背景技術

層狀三元材料Li-Ni-Co-Mn-O具有高比容量、成本較低、循環性能穩定、安全性好等優點，并且可以有效彌補了LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂各自的不足，因此三元材料的開發成為正極材料領域的研究熱點。當前合成三元體系的工藝路線是采用高溫固相法，通過機械手段細化混合后經高溫燒結獲得該類正極材料，高溫固相法因設備和工藝簡單，易于產業化在材料制備領域應用最廣泛，但機械混合均勻度有限不利于個有效元素混合均勻在燒結過程中形成性質均一的固溶體影響材料性能功能、粒度分布不集中、機械細化和混合過程中易引入雜質、為實現個有效元素充分擴散需要較高的反應溫度和較長反應時間能耗較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備納米級鋰離子電池正極材料LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)的方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種制備納米級鋰離子電池正極材料的方法，所述正極材料是LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)，其特征在于：按摩爾比Li∶(Ni+Co+Mn)＝1∶1，分別將含Li元素和含Ni、Co、Mn中2-3種元素的各化合物溶于去離子水中充分攪拌得到均勻混合溶液，向此混合溶液中加入2-5倍全部金屬離子物質的量之和的沉淀劑溶液后移入水/油浴鍋中加熱，充分反應后得到LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)沉淀，經過濾、洗滌、噴霧干燥后在空氣中經高溫燒結即得到一次粒子粒徑在納米量級的LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)正極材料。

所述含Li化合物在醋酸鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、鹵化鋰中選擇。

所述含Ni、Co、Mn元素化合物在硝酸鈷、草酸鈷、乙酸鈷、硝酸鎳、乙酸鎳、硫酸鎳、硝酸錳、乙酸錳中選擇。

所述沉淀劑選用氨水、碳酸銨或尿素。

所述混合溶液在水/油浴鍋中的加熱溫度為85℃-100℃。

所述沉淀采用去離子水洗滌，去離子水與沉淀的體積比大于2∶1，洗滌次數在2次以上。

噴霧干燥過程中進口溫度優選165℃-200℃。

所述干燥產物的燒結溫度為750℃-900℃，燒結時間至少6小時。

本發明采用共沉淀與噴霧干燥相結合的方法制備出一次粒子為納米量級的球聚體結構LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)。該工藝方法采用液相混合反應物的方法，實現各元素間分子量級的混合，獨特選用尿素作為沉淀劑，水浴加熱時在反應溶液體系中形成OH^-1分子團，較外部滴加式沉淀劑，OH^-1分子團分布更均勻所得沉淀粒徑一致性更好納米顆粒，納米級的LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)可有效縮短Li離子的有效傳輸路徑。通過噴霧干燥的方法使沉淀物形成微米級球聚體結構解決了納米顆粒不易涂覆的問題，增加了材料的振實密度。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明采用共沉淀與噴霧干燥相結合的方法制備一次粒子為納米量級的球聚體結構α-NaFeO₂型鋰離子電池用LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)正極材料，各有效組分混合更均勻、反應物活性更高，降低了反應溫度和反應時間、所得產物為納米級、粒度分布均勻，無需后處理可加工性能優良。

附圖說明

圖1是實施例1所得樣品的SEM(掃描電子顯微鏡)圖像。

具體實施方式