[發明專利]正極材料(LNMC)合成的新方法

無效

• 申請號: 201210183286.2
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102709538A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 鄭圣泉;李中奇;陳紅梅
• 申請（專利權）人: 株洲天地龍電源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及正極材料(LNMC)合成的新方法，屬于鋰離子電池技術領域。?

背景技術

鋰離子電池的性能要求日見現實，除了安全性外還有要求長效（耐久）高能（功）密這些要求都是正極材料不斷開發新品才能得以實現的。當前正極材料在不斷開發由傳統LiCoO₂至LiFePO₄，目前正在開發層狀三元（LNMC）這類材料比LiCoO₂更廉價無毒，比LiFePO₄導電性高、低溫性能好，層狀三元（LNMC）電壓窗口寬2.3V-4.75V，電池容量在130~160mAh/g,這類材料最大的問題是結構的穩定性、重復性以及Mn³⁺的溶解，要解決這類問題務必從起始材料（原料）考慮，盡量少用鹽多用氧化物，務必從合成方法考慮，盡量以是化學方法混料，不用或少用固相（粉體）混料，務必從煅燒過程考慮，盡量不用一次煅燒，而用預燒工藝，兩次洗滌（兩步法）干燥，這樣結構完整性、重現性、穩定性都得以提高，根據以上各種考慮，用（LNMC）新方法合成的正極材料實現容量在145mAh~（中值）水平，90次循環后容量仍保持在158mAh/g、庫倫效率在98%。本發明通過對整個共沉淀過程和燒結過程的控制得到一種性能優良的三元層狀鋰離子電池正極材料。?

????發明內容

本發明的目的在于提供一種搗實密度高、性能優良、價格低廉的鋰離子層狀正極材料(LNMC)合成的新方法。

本發明采用共沉淀法和兩段干燥法制備鋰離子電池正極材料(LNMC)合成的新方法，該方法簡單易行，尤其適合工業化生產。該方法包括如下步驟：?

1、以氧化物（或鹽）為原料：將Ni、Co、Mn要求的化學計量取樣，溶于水中（添加少量HAC）攪拌后再加入硫酸，配成Ni、Co、Mn的硫酸鹽濃度約2mol的溶液；

2、氫氧化鈉作共沉淀劑，嚴格控制溶液PH（PH≥10）沉淀出Ni、Co、Mn的氫氧化物，氫氧化鈉濃度≥2.3mol;

3、Ni、Co、Mn的氫氧化物沉淀分離水洗、干燥兩段干燥法；

4、前驅體與LiOH或Li₂Co₃混合，即兩步干燥后得到的Ni、Co、Mn的氫氧化物與Li鹽混合用球磨混合或濕法混合；

5、煅燒：第一次?????400-600℃??????4-6h；??????????第二次?????800-850℃??????10-14h；

首先將Ni、Co、Mn的氧化物或?Ni鹽、Co鹽和Mn鹽分別溶解后混合得到混合溶液記為1；沉淀劑氫氧化鈉溶液記為2；將溶液2固定在攪拌器上升溫至50度；另一份1溶液采用滴加的方式逐步加入在攪拌的反應容器中，待1和2溶液沉淀完全后，陳化時間1-2h，將得到的沉淀進行收集、清洗和干燥得到前驅體固體；將所述干燥后的前驅體固體與鋰源混合、球磨、預燒結和燒結后得到所述正極材料(LNMC)合成的新方法產物。

所用到鎳氧化物的或鎳鹽為Ni₂O₃、NiO、Ni(CH₃CO)_?2、Ni(OH)₂、NiCl₂、Ni(NO₃)₂、NiSO₄的一種；鈷氧化物或鈷鹽為Co₃O₄、CoO、Co(CH₃COO)₂、CoCl₂、Co(NO₃)₂、CoSO₄的一種；錳氧化物或錳鹽為MnO₂、Mn₃O₄、Mn(CH₃COO)₂、MnCl₂、Mn(NO₃)₂、MnSO₄的一種。鋰源為Li(CH₃COO)、LiOH、LiCl、LiNO₃、Li₂CO₃的一種；沉淀劑為NaOH。?

反應控制溫度為50～60?℃；待沉淀完全后需陳化1～2?h；再收集沉淀物，進行清洗干燥得到前驅體；將得到的前驅體與過量5%～10%的鋰源混合進行球磨（過量是為了彌補高溫下鋰鹽的揮發損失）、預燒結、燒結和球磨得到最終產物。?