[發(fā)明專利]氣體氧化-酸液聯(lián)合處理制備富鋰固溶體正極材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210391644.9
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102881879A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童慶松
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01G11/86
• 代理公司: 福州君誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.氣體氧化-酸液聯(lián)合處理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、鈷離子摩爾比為(1+x)?:?(1-x)·y?:?(x+z-x·z)?:?(1-x)?·k分別稱取鋰的化合物、鎳的化合物、錳的化合物和鈷的化合物；?x、y、z和k的取值范圍同時(shí)滿足以下關(guān)系：0.15≤x≤0.60,?0.05≤y≤0.45,?0.125≤z≤0.75,?0.05≤k≤0.45,?-0.1≤?(2·(1-x)·y?+?4·(x+z-x·z)?+?3·(1-x)?·k-x-3)?≤0.1；反應(yīng)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(yīng)物總重量與濕磨介質(zhì)的重量比在5:?1～75范圍稱量濕磨介質(zhì)；

(2)在濕磨介質(zhì)中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(shí)～15小時(shí)，加入氨水使溶液酸度落在pH?10至pH?14之間，加入鋰的化合物，濕磨混合1小時(shí)～24小時(shí)，制備包含沉淀物的反應(yīng)混合溶液；將包含沉淀物的反應(yīng)混合溶液在40℃至95℃陳化2小時(shí)至24小時(shí)，得到前驅(qū)物1；在濕磨和陳化過程中通入氧化性氣體，將前驅(qū)物1中的二價(jià)錳氧化為三價(jià)錳；

將前驅(qū)物1用加熱干燥方法制備干燥的前驅(qū)物2；將前驅(qū)物2置于空氣、富氧氣體或純氧氣氛中,?在300℃～550℃溫度區(qū)間的任一溫度燒結(jié)3小時(shí)～15小時(shí),接著置于空氣、富氧氣體或純氧氣氛的燒結(jié)爐中在800℃～1050℃溫度區(qū)間的任一溫度燒結(jié)3小時(shí)～24小時(shí),制備前驅(qū)物3；

(3)將前驅(qū)物3與前驅(qū)物3的2倍至20倍體積的稀酸或酸式鹽溶液在10℃～90℃溫度區(qū)間的任一溫度攪拌混合2小時(shí)至15小時(shí)，過濾和洗凈稀酸或酸式鹽的沉淀物先置于120℃～150℃溫度區(qū)間的任一溫度下常壓加熱干燥，再于200℃～430℃溫度區(qū)間的任一溫度燒結(jié)2小時(shí)至15小時(shí)制得富鋰固溶體正極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體氧化-酸液聯(lián)合處理制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的氧化性氣體是空氣、氧氣、臭氧、氯氣、氟氣、二氧化氮或光氣，或者是以上兩種氧化性氣體任意體積比的混合氣體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體氧化-酸液聯(lián)合處理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(jù)權(quán)利要求1所述的氣體氧化-酸液聯(lián)合處理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；所述的真空干燥是將前驅(qū)物1在80℃～280℃溫度區(qū)間的任一溫度，在介于10Pa?～?10132Pa壓力下真空干燥，制備前驅(qū)物2；所述的噴霧干燥是在110℃～280℃溫度區(qū)間的任一溫度，采用噴霧干燥機(jī)制備干燥的前驅(qū)物2；所述的常壓加熱干燥是將前驅(qū)物1在150℃～280℃溫度區(qū)間的任一溫度加熱干燥，制備前驅(qū)物2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體氧化-酸液聯(lián)合處理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(zhì)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10：1～100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%范圍的空氣氣體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體氧化-酸液聯(lián)合處理制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的濕磨設(shè)備包括普通球磨機(jī)、超能球磨機(jī)或濕磨機(jī)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體氧化-酸液聯(lián)合處理制備富鋰固溶體正極材料的方法,其特征在于所述的稀酸溶液是濃度在0.01mol/L～3mol/L范圍的硝酸、鹽酸、醋酸或硫酸溶液；所述的酸式鹽溶液是濃度在0.01mol/L～3mol/L碳酸銨、磷酸銨、碳酸氫銨、硝酸銨或醋酸銨溶液。