[發明專利]一種鋰離子二次電池正極材料LiLaxNi1-xO2的制備方法

無效

• 申請號: 201210361051.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102887549A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 吁霽;郭子龍
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域。特別涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有比能量高、循環壽命長等優點，被認為是電動汽車和大型儲能設備的新能源，在社會生產和應用中應用前景十分廣闊。目前，層狀LiCoO₂仍是大多數商業鋰離子電池的主流正極材料，但是LiCoO₂材料價格昂貴，且對環境污染嚴重。開發出一種能夠替代LiCoO₂的正極材料成了當前研究的熱點[Yongyao?Xia,?Yunhong?Zhou,?Masaki?Yoshio,?Journal?of?The?Electrochemical?Society,?1997,?144(8):?2593]。LiNiO₂具有與LiCoO₂相同的結構，因其具有電壓高、比容量高、比功率大，價格低廉、無污染和自放電小等優點，被認為是取代LiCoO₂的熱門材料。

在空氣氣氛中以NiOOH為前驅體合成了球形LiNiO₂及LiLa_xNi_1-xO₂材料，通過XRD等表征手段對其物理性能及電化學性能進行對比發現，制備出來的LiLa_xNi_1-xO₂材料具有比LiNiO₂更好的層狀結構和電化學性能。

發明內容

本發明提供了一種鋰離子二次電池正極材料LiLa_xNi_1-xO₂的制備方法。

本發明的目的是通過以下步驟實現的。

（1）將含鎳化合物溶于適量的蒸餾水中，加熱至30℃~60℃后加入堿性沉淀劑和氧化劑的混合溶液并不斷攪拌，完全反應后將所得沉淀物，用蒸餾水洗凈后干燥備用。

（2）將含鋰化合物、步驟（1）的沉淀物和三價鑭化合物按摩爾比1:1-x:x(0<x<0.1)混合，加入丙酮后充分研磨形成流變相前驅體。

（3）將步驟（3）的前驅體烘干后移入馬弗爐中，以2℃/min的速率升溫到500℃~700℃，并保溫12h~24h，然后自然冷卻到室溫，即制得鋰離子二次電池正極材料LiLa_xNi_1-xO₂。

本發明所述的含鎳化合物主要有醋酸鎳、硝酸鎳或氫氧化鎳，但不限于此三種化合物，包括其他種類的無機鎳鹽和有機鎳鹽。

本發明所述的含鋰化合物主要有醋酸鋰、硝酸鋰或氫氧化鋰，但不限于此三種化合物，包括其他種類的無機鋰鹽和有機鋰鹽。。

本發明所述的三價鑭化合物主要有三氧化二鑭、硝酸鑭或氯化鑭，但不限于此三種化合物，包括其他種類含鑭化合物。

本發明所述的堿性沉淀劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰。

本發明所述的氧化劑為過硫酸鈉、過硫酸銨或過硫酸鉀。

本發明的優點是：(1)通過化學氧化法獲得了均勻的NiOOH沉淀，其中Ni的價態為三價，這可以使后續反應在空氣條件下進行。(2)在合成過程中，加入三價鑭化合物對LiNiO₂進行摻雜改性，使LiLa_xNi_1-xO₂材料具有更優良的電化學性能。(3)該方法工藝簡單，成本低。

附圖說明

圖?1?按實施例和對照例所制備得到的材料的X-射線衍射圖。

圖2分別以實施例和對照例為正極材料所組裝的鋰離子電池的循環壽命對比曲線，測試條件為：電壓范圍2.5~4.3V，電解液為1.3?mol/L?的LiPF₆?(EC:DMC?=?1:3，W/W)，電流密度為28mAg^-1，環境溫度23℃-27℃。

圖?3?以實施例所制備的LiLa_0.01Ni_0.99O₂作為正極材料所組裝的鋰離子電池的充放電曲線，測試條件同圖2。

圖?4?以對照例所制備的LiNiO₂作為正極材料所組裝的鋰離子電池的充放電曲線，測試條件同圖2。