[發明專利]層狀富鋰材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210372294.1
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102881873A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 向興德;李林楷;李偉善;李勝;羽信全
• 申請（專利權）人: 廣東中科信泰新能源有限公司;華南師范大學
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料領域，特別涉及一種能制得高循環性能的層狀富鋰材料的層狀富鋰材料的制備方法。

背景技術

環境污染和能源危機促使人類開發可再生能源，以及發展非礦物燃料動力技術如電動汽車。可再生能源發電利用需要儲能電池，電動汽車需要動力電池。鋰離子電池是動力與儲能電源的最佳選擇之一。鋰離子電池經過20多年的發展，已成為電子設備的通用電源，但它在可再生能源發電儲能以及電動汽車上的廣泛應用還有待技術和經濟指標的突破，尤其是能量密度和循環壽命。

能量密度與容量和電壓成正比。提高鋰離子電池的能量密度必須有高嵌鋰容量材料提供容量保證、有低嵌鋰電位負極材料和高嵌鋰電位正極材料提供電壓保證。因石墨嵌鋰電位已接近鋰電極電位，低電位嵌鋰負極材料除了直接利用金屬鋰外沒有其他發展空間。因此，提高鋰離子電池電壓關注點在于正極嵌鋰材料。近年來層狀富鋰材料[Li(Li,Mn,Ni,Co)O₂引起了廣泛的關注，是因為該材料既能提供高電壓又能提供高容量(在2～4.8V范圍內的嵌鋰容量可高達200mAh/g以上)，而且主要含資源豐富的錳，成本低。但是傳統方法制備的這類材料存在循環性能較差的問題。

發明內容

本發明實施方式的目的是提供一種層狀富鋰材料的制備方法，可以解決目前制備的層狀富鋰材料循環性能較差的問題，可以提高層狀富鋰材料循環性能。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明實施方式提供一種層狀富鋰材料的制備方法，包括：

利用聚乙烯吡咯烷酮作為沉淀調制劑，通過共沉淀法制備過渡金屬的氫氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂；

將上述制得的所述過渡金屬的氫氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂與按化學計量比或低于化學計量比的用量的鋰源Li₂CO₃混合均勻后，進行高溫固相反應制得高循環性能的層狀富鋰材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂。

上述方法中，所述聚乙烯吡咯烷酮的K值為27～32，用量為0.01～0.5g/每克乙酸錳。

上述方法中，所述共沉淀法制備過渡金屬的氫氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂為：

將摩爾比為1：0.538的乙酸錳和乙酸鎳加入到含有聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，以400～1000r/min的轉速攪拌5分鐘以上；攪拌后加入過量的氫氧化鉀溶液，使溶液的pH值在10以上，以400～1000r/min的轉速攪拌1小時以上；洗滌、過濾、干燥后即得到過渡金屬的氫氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂。

上述方法中，所述干燥采用在100℃溫度下真空干燥。

上述方法中，所述進行高溫固相反應制得高循環性能的層狀富鋰材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂為：將過渡金屬的氫氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂與鋰源Li₂CO₃按摩爾比1：0.659～0.593比例充分混合并磨勻后，壓制成片后放入煅燒裝置中，用1～10℃/分鐘的升溫速率升溫至900～1000℃后，在900～1000℃恒溫煅燒6～24小時，煅燒后制得高循環性能的層狀富鋰材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂。