[發明專利]一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法

有效

• 申請號: 201210391642.X
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102881892A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 童慶松;周惠;王浪
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于制備過程由以下步驟組成:

(1)按照鋰離子、鎳離子、錳離子、鈷離子、氧化劑摩爾比為(1+x)?:?(1-x)·y?:?(x+z-x·z)?:?(1-x)?·k?:?q??分別稱取鋰的化合物、鎳的化合物、錳的化合物、鈷的化合物、氧化劑；?x、y、z、k、q的取值范圍同時滿足以下關系：0.15≤x≤0.60,?0.05≤y≤0.45,?0.125≤z≤0.75,?0.05≤k≤0.45,?0.25≤q/(x+z-x·z)≤1.3,?-0.1≤?(2·(1-x)·y?+?4·(x+z-x·z)?+?3·(1-x)?·k-x-3)?≤0.1；反應物總重量是鋰的化合物、鎳的化合物、錳的化合物及鈷的化合物的總重量；按照反應物總重量與濕磨介質的重量比在5:75至5:1范圍稱量濕磨介質；

(2)將氧化劑與濕磨介質混合，再混入稱取的鎳的化合物、錳的化合物和鈷的化合物，濕磨混合1小時～15小時，加入氨水使溶液酸度落在pH?10至pH?14之間，再加入鋰的化合物，濕磨混合1小時～15小時，制備包含沉淀物的反應混合溶液；將包含沉淀物的反應混合溶液在40℃至95℃陳化2小時至24小時，得到前驅物1；將前驅物1用加熱干燥方法制備干燥的前驅物2；將前驅物2置于空氣、富氧氣體或純氧氣氛中,?在300℃～550℃溫度區間的任一溫度燒結3小時～15小時,冷卻至室溫制得母體預燒料；將母體預燒料粉碎及過篩，置于空氣、富氧氣體或純氧氣氛中,在800℃～1050℃溫度區間的任一溫度燒結3小時～24小時,制備富鋰固溶體正極材料。

2.根據權利要求1所述的一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的氧化劑是過氧化氫、HNO₂、Na₂O₂、K₂O₂、CaO₂、I?、高錳酸、過醋酸、過甲酸、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰、過氧化甲乙酮、過氧化環己酮、過氧化叔丁醇或過氧化苯甲酸特丁酯。

3.根據權利要求1所述的一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的鋰的化合物是氫氧化鋰、草酸鋰、硝酸鋰、碳酸鋰、硫酸鋰、乙酸鋰、檸檬酸鋰、甲酸鋰、碘化鋰、氯化鋰或氧化鋰；所述的鎳的化合物是氫氧化鎳、草酸鎳、硝酸鎳、碳酸鎳、檸檬酸鎳、堿式碳酸鎳、乙酸鎳、甲酸鎳或氯化鎳；所述的錳的化合物是草酸錳、硝酸錳、硫酸錳、乙酸錳、甲酸錳或氯化錳；所述的鈷的化合物是氫氧化鈷、草酸鈷、硝酸鈷、碳酸鈷、檸檬酸鈷、堿式碳酸鈷、乙酸鈷、甲酸鈷或氯化鈷。

4.根據權利要求1所述的一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的加熱干燥方法是真空干燥或噴霧干燥或常壓加熱干燥。

5.根據權利要求1所述的一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的真空干燥是將前驅物1在80℃～280℃溫度區間的任一溫度，在介于10Pa?～?10132Pa壓力的真空下干燥，制備前驅物2

根據權利要求1所述的一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的噴霧干燥是在110℃～280℃溫度區間的任一溫度，采用噴霧干燥機制備干燥的前驅物2。

6.根據權利要求1所述的一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的常壓加熱干燥是將前驅物1在150℃～280℃溫度區間的任一溫度加熱干燥，制備前驅物2。

7.根據權利要求1所述的一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的濕磨介質為去離子水或蒸餾水，或者是乙醇、甲醇或甲醛與去離子水或蒸餾水體積比在10:1至1:10范圍的溶液；所述的富氧氣體是氧氣體積含量大于21%且小于100%之間的氣體。

8.根據權利要求1所述的一種通過氧化/燒結過程制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的濕磨的設備包括普通球磨機、超能球磨機或濕磨機。