[發明專利]一種鋰離子電池的富鋰鈷錳酸鋰正極材料的改性方法

有效

• 申請號: 201210032537.7
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102583579A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李長東;歐彥楠;余海軍
• 申請（專利權）人: 佛山市邦普循環科技有限公司
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池的富鋰鈷錳酸鋰正極材料的改性方法。

背景技術

鈷錳酸鋰通常用作鋰離子電池正極材料的電化學活性組分。然而，這種鋰離子電池在第一個充電循環過程中，電容量存在一個明顯的、有害的不可逆損失。最初的解決這個問題的方法是簡單地增加正極的質量，用來補償第一次循環過程中鋰在石墨負極上的損失。但是，增加正極質量，會增加成本，而沒有提高能效，因此不是有效的改進方法。為了補償所述的鋰損失，且不改變電池的質量或體積特性，制備富鋰鈷錳酸鋰是一種可行的補償鋰損失的方法。富鋰材料的鋰過量，不僅補償與負極里最初的鋰損失，而且儲存平衡負極可逆容量所需要的鋰，并且維持電池中有用的能量水平。

但是，充放電循環過程中，由于鋰離子的不斷嵌入和脫出，會導致正極材料發生相變和重要金屬的溶解流失。為了解決這一問題，采用可控高分子包覆正極材料表面進行修飾，是一種可行的改性方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰離子電池的富鋰鈷錳酸鋰正極材料的改性方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種鋰離子電池的富鋰鈷錳酸鋰正極材料的改性方法，包括以下步驟：

1）以鈦片為基底和工作電極，以石墨為對電極，采用電沉積法在基底上沉積出氧化鈷錳，電沉積溶液包括濃度為0.1-0.2mol/L的可溶性鈷鹽、濃度為0.1-0.2mol/L的可溶性錳鹽；

2）將步驟（1）得到的氧化鈷錳與可溶性鋰鹽混溶于水中，使氧化鈷錳與可溶性鋰鹽的濃度分別為20-40g/L與80-100g/L，加熱到200-250℃，恒溫5-8h、離心、清洗、干燥，得到鈷錳酸鋰粉末；

3）將上步得到的鈷錳酸鋰粉末與可溶性鋰鹽混溶于水中，使鈷錳酸鋰與可溶性鋰鹽的濃度分別為20-30g/L與100-150g/L，加熱到200-250℃，恒溫4-5h、離心、清洗、干燥，得到富鋰鈷錳酸鋰納米粉末；

4）將苯胺單體、無機酸、水三者按照體積比為（0.01-0.02）：（0.04-0.05）：1的體積比混溶，在室溫下攪拌，得到苯胺酸液；

5）將步驟3）所得的富鋰鈷錳酸鋰納米粉末制成濃度為20-30g/L的水溶液；

6）將步驟5）所得的溶液與步驟4）所得的苯胺酸液按照體積比1：（1-1.5）混合，并按照過硫酸銨與苯胺的物質的量比為（1-2）：1加入過硫酸銨，反應溫度為28-32℃，攪拌10-15min，過濾得濾渣，洗滌，干燥，得到產品。

步驟1）中，電沉積的條件為：電流密度為10-50mA/cm²，電沉積溶液溫度為60-90℃，沉積時間為1-2h。

步驟1）中所述的可溶性鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷中的至少一種。

步驟1）中所述的可溶性錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳中的至少一種。

步驟2）和步驟3）中所述的可溶性鋰鹽為氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰中的至少一種。

步驟4）中所述的無機酸為鹽酸、硫酸、硝酸中的至少一種。

本發明的有益效果是：

本發明利用聚苯胺包覆富鋰鈷錳酸鋰正極材料，減少鋰嵌入和脫出過程造成的主要金屬的相變和溶解流失，因此，以聚苯胺包覆富鋰鈷錳酸鋰作為正極活性物質的電池在經過較多次的沖放循環后，仍然具有較高的容量保持率。

附圖說明：

圖1為電池的比容量-循環次數曲線圖。

圖2為富鋰鈷錳酸鋰的SEM圖。

圖3為實施例1得到的最后產品的SEM圖。

具體實施方式

一種鋰離子電池的富鋰鈷錳酸鋰正極材料的改性方法，包括以下步驟：

1）以鈦片為基底和工作電極，以石墨為對電極，采用電沉積法在基底上沉積出氧化鈷錳，電沉積溶液包括濃度為0.1-0.2mol/L的可溶性鈷鹽、濃度為0.1-0.2mol/L的可溶性錳鹽，電沉積的條件為：電流密度為10-50mA/cm²，電沉積溶液溫度為60-90℃，沉積時間為1-2h；其中，所述的可溶性鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷中的至少一種，所述的可溶性錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳中的至少一種；

2）將步驟1）得到的氧化鈷錳與可溶性鋰鹽混溶于水中，使氧化鈷錳與可溶性鋰鹽的濃度分別為20-40g/L與80-100g/L，加熱到200-250℃，恒溫5-8h、離心、清洗、干燥，得到鈷錳酸鋰粉末；其中，所述的可溶性鋰鹽為氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰中的至少一種；