[發明專利]一種濃度漸變的球形富鋰正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210361787.5
• 申請日: 2012-09-22
• 公開（公告）號: CN102891309A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 王先友;楊秀康;鄒貴山;胡亮;舒洪波;劉黎;胡海;袁好;魏啟亮;胡本安
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種濃度漸變的球形鋰離子電池富鋰正極材料，通式為xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，式中M為Mn、Ni、Co的一種或一種以上，0＜x＜1；該材料的外觀形貌為球形顆粒，單個球形顆粒中Mn的摩爾濃度由內到外逐漸增加，Ni和Co的摩爾濃度由內到外逐漸降低。

2.一種制備濃度漸變的球形鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將鎳鹽、鈷鹽、錳鹽配制成總金屬離子濃度為0.1-3.5mol/L的混合鹽溶液A，其中Mn∶Ni∶Co的摩爾比為x∶y∶1-x-y，其中0＜x＜1，0≤y＜1；將錳鹽配制成總金屬離子濃度為0.1-3.5mol/L的錳鹽溶液B；

(2)分別配制濃度為0.1-10mol/L的堿溶液和濃度為0.1-10mol/L的氨水溶液；

(3)采用控制結晶共沉淀法，將錳鹽溶液B通過恒流泵逐漸加入到混合鹽溶液A中，攪拌均勻，與此同時，將混合鹽溶液A、錳鹽溶液B的混合溶液通過恒流泵加入到反應釜中，通過這種加料方式，加入到反應釜內的混合溶液中Mn的濃度逐漸增大，Ni和Co的濃度逐漸降低；用堿溶液作為配位劑、氨水作為絡合劑也同時并流加入到反應釜內，控制反應釜內的攪拌速度為50-1500rpm，反應溫度為30-70℃，pH值為7.0-12.0之間，使之結晶沉淀生成球形顆粒[Mn_xNi_yCo_1-x-y](OH)₂或[Mn_xNi_yCo_1-x-y]CO₃前軀體；

(4)將[Mn_xNi_yCo_1-x-y](OH)₂或[Mn_xNi_yCo_1-x-y]CO₃前軀體進行過濾、洗滌、干燥，與鋰源化合物按鋰的摩爾數和Ni、Mn、Co總摩爾數之比為n∶1的比例均勻混合，其中1≤n≤5；在空氣氣氛下于400-600℃預燒4-12h，升溫到750-1000℃后保溫6-24h，再冷卻至450-750℃退火0-12h，最后自然冷卻至室溫，得到濃度漸變的球形富鋰正極材料。

3.根據權利要求2所述的濃度漸變的球形富鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述的鎳鹽是硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽或乙酸鹽中的一種或其混合鹽；鈷鹽是硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽或乙酸鹽中的一種或其混合鹽；錳鹽是硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽或乙酸鹽中的一種或其混合鹽。

4.根據權利要求2所述的濃度漸變的球形富鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述的控制結晶共沉淀法是氫氧化物共沉淀法或碳酸鹽共沉淀法。?

5.根據權利要求2所述的濃度漸變的球形富鋰正極材料的制備方法，其特征在于：所述的堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉或碳酸氫氨中的一種或其混合物。

6.根據權利要求2所述的濃度漸變的球形富鋰正極材料的制備方法中，其特征在于：所述的鋰源是碳酸鋰、氫氧化鋰或硝酸鋰中的一種或其混合物。?