[發(fā)明專利]一種包覆硅的鋰離子電池正極材料制備方法

無效

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• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103172120A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉力瑋;商士波;吳傳勇;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 湖南桑頓新能源有限公司
• 主分類號: C01G45/12
• 分類號: C01G45/12;H01M4/505;H01M4/1391
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技術領域

本發(fā)明涉及一種鋰電池正極材料的包覆改性制備方法，尤其是包覆硅的錳酸鋰電池的制備方法。

背景技術

鋰電池作為新一代的綠色環(huán)保電源，其具有高的能量密度、高的放電平臺等優(yōu)點，廣泛用于手機、相機、筆記本電腦等3C及電動工具電子產品。隨著鋰電池的技術發(fā)展，要求其具有高能量、高功率、高循環(huán)壽命及低成本等特點。

鋰電池的正極材料是鋰電池的重要組成部分，是鋰電池性能的主要影響因數(shù)，現(xiàn)在商業(yè)化的正極材料主要有LiCoO₂、LiMn₂O₄、Li(NixCoyMnz)O₂、Li(NixCoyALz)O₂和LiFePO₄，錳酸鋰價格最低，安全性和倍率性均較好，但普通的錳酸鋰存在John-Teller效應和Mn溶出，包覆耐腐蝕的SiO₂后，有效阻斷了錳與HF的反應，且能抑制電解液的分解，使材料的循環(huán)壽命明顯提高，應用到更廣泛的動力循環(huán)電池領域。

對錳酸鋰電池正極材料包覆改性的方法主要包括：包覆Al₂O₃、ZnO、TiO₂、MgO、Sn?O₂、CeO₂和有機物包覆，多為金屬氧化物包覆，包覆后處理溫度高，其包覆后的材料電導率均較差，材料容量有所降低，且包覆物易到內部與錳酸鋰形成摻雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種包覆硅的鋰離子電池正極材料制備方法，使正極材料的循環(huán)壽命明顯提高。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是，具有以下步驟和過程，

步驟一：包覆，

（1）備料，備泡花堿溶液，即Na₂O·mSiO₂溶液，式中“m”表示摩爾數(shù)，SiO₂質量濃度為3～8%；備硫酸溶液，硫酸質量濃度為2～4%；備錳酸鋰漿料，錳酸鋰固含量為150～200g/L；

（2）反應，即硅沉淀反應，將泡花堿溶液與硫酸溶液一起并流加入調好錳酸鋰漿料的反應釜中，加熱、攪拌，使硅酸鈉與硫酸1:1反應完全，控制pH值為9～10，硅沉淀反應的時間為1～4h；

（3）分離，反應充分完畢后，進行固液分離，得包覆SiO₂.nH₂O的錳酸鋰，式中“n”為摩爾數(shù)；

步驟二：脫水，將步驟一所得包覆SiO₂.nH₂O的錳酸鋰在微波干燥爐中干燥脫水，溫度控制在100～150℃，即得包覆二氧化硅的錳酸鋰，即LiMn₂O₄.·x?SiO₂，式中“x”為摩爾數(shù)。

進一步，所述硫酸溶液為工業(yè)級濃純硫酸稀釋而成；所述Na₂O·mSiO₂溶液中摩爾數(shù)m值優(yōu)選3.0～3.4。

進一步，所述LiMn₂O₄·xSiO₂中摩爾數(shù)x值優(yōu)選2%～9%。

進一步，所述攪拌轉速優(yōu)選120～200?r/min，所述反應的溫度優(yōu)選控制在50～80℃。

進一步，干燥脫水完畢后，所述包覆二氧化硅的錳酸鋰的水分＜優(yōu)選值0.1%。

本發(fā)明包覆SiO₂為表面包覆，后續(xù)處理溫度低，所生產的正極材料穩(wěn)定性好、顆粒分布更均勻，球形度變好，且不對顆粒內部產生影響，能有效延長正極材料的循環(huán)使用壽命，且成本較低，綜合性能較其他包覆的正極材料好。

與其他方法比較，本發(fā)明有以下優(yōu)點：

1.?進行二氧化硅的包覆，后續(xù)處理溫度低，不會滲透到顆粒內部對結構產生影響，包覆后的正極材料顆粒更均勻，球形度較好。

2.?采用二氧化硅的包覆，抑制鈍化膜的形成，能吸附電解液的水份，抑制電解液在電極表面的分解，有效阻止電解液對正極材料的腐蝕，使正極材料的循環(huán)壽命明顯提高。

3.?包覆為無機沉淀包覆，較有機正硅酸酯類包覆，成本低，環(huán)境污染小，操作方便。利用微波干燥，處理溫度低，能耗少，成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例1的掃描電子顯微鏡（SEM）圖。

具體實施方式