[發明專利]一種鋰電池正極的錳基材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310087194.9
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103151514A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王梁梁;張新龍;劉奇;朱祥;陳亮
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/1391
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電極材料領域，尤其是鋰電池正極的錳基材料的制備方法。

背景技術

便攜式電子設備電源，隨著現代科學技術日新月異的發展進步和人們對便攜式電子設備的使用要求，朝著高效率化、小尺寸化、輕重量化、形狀薄化和靈活多樣化的趨勢發展。這導致便攜式電子設備電源材料提出了新的要求，也為新型的符合新要求的便攜式電子設備電源和便攜式電子設備帶來巨大的市場前景。

自從鋰離子電池投入規模化工業應用以來，鈷酸鋰正極材料由于其優良的綜合性能、批量產品具有良好的一致性以及與現有的電化學體系的良好兼容性，一直占據著便攜式電子設備電源應用領域的絕對主導地位。但是，由于鈷資源的稀缺和昂貴的市場價格，使得人們在尋求新的可替代材料的努力從未終止，如尖晶石錳酸鋰、層狀鎳鈷錳酸鋰、橄欖石磷酸亞鐵鋰等新型材料的工業化嘗試，驗證了這一努力。

據不完全統計，09年全球錳酸鋰的工業應用在明顯上升，主要集中在便攜式電子設備電源應用領域，鈷酸鋰的工業應用已經大幅下降，且這一趨勢還在繼續?？梢灶A見的是，克服了工業應用缺陷的錳酸鋰，將是動力電池應用領域的主要正極材料。

發明內容

發明目的：本發明為了解決現有技術的不足，提供了一種鋰電池正極的錳基材料的制備方法，操作簡便，采用這種方法得到的產品具有較好的熱穩定性和結構穩定性。。

技術方案：一種鋰電池正極的錳基材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)向反應釜中加入球形四氧化三錳，升溫至攪拌1小時；

(2)取的鎳鈷錳鹽的水溶液，緩慢加入適量的的金屬離子絡合劑水溶液，攪拌均勻后得到混合溶液；

(3)將步驟(2)的混合溶液和氫氧化鈉水溶液同時加入步驟(1)的反應釜中，控制PH值為反應溫度為同時通入惰性氣體；待溶液通完后，把PH值調至12以上，保溫小時；

(4)將步驟(3)的產物進行固液分離，再用去離子水洗滌固體產物至洗滌水的PH值小于8；在干燥固體產物；

(5)測定步驟(4)得到的固體產物中鈷錳的含量，加入碳酸鋰，其中鋰與鎳鈷錳三者總和的摩爾比為1.05∶1；球磨處理1小時，在下燒結小時。作為優選，步驟(2)中所用金屬絡合劑水溶液為酒石酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺、六次甲基四氨、聚丙烯酰胺、檸檬酸、氨水中的一種或選其二種的混合物。

作為優選，步驟(2)中，鎳鈷錳鹽的陽離子Ni∶Co∶Mn＝x∶y∶(1-x-y)，其中(x+y＜1)。

作為優選，步驟(2)中，鎳鈷錳鹽的總加入量(Ni+Co+Mn)/Mn3O4＝0.01～0.5。

有益效果：本發明和現有技術相比，最大的優點在于所有的母體材料四氧化三錳與包覆材料具有基本相同的燒結工藝條件，核內的四氧化三錳與碳酸鋰反應生成錳酸鋰，包覆層鎳鈷錳氫氧化物與碳酸鋰反應生產鎳鈷錳酸鋰材料，兩者的燒成溫度都在包覆完成的殼核結構錳基材料同時具有核內LiMnO2材料和殼體LiNixCoyMn(1-x-y)O2的性能特點，即相當于鎳鈷錳酸鋰的電位使用區間，高于錳酸鋰的放電容量，優于錳酸鋰的高溫性能，優于鈷酸鋰的安全性能，良好的充放電循環性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細闡述。

具體實施例1：

在100L球形四氧化三錳反應釜內(該球形鎳鈷錳強氧化物反應釜，包括驅動裝置、攪拌軸、排氣管、釜蓋、進料管、出料管、出料口、沉浸式蛇管換熱器、溫度傳感器、壓力傳感器、攪拌葉、釜體，攪拌軸伸入釜體內的端部聯接攪拌葉。特點是反應釜內的混料加熱較為均勻、質量較為穩定，溫度易于控制，生產效率和產品質量均得到較大的提高)，加入50L的去離子水，開起攪拌槳，并加溫至40℃，稱取10kg錳含量為73％球形四氧化三錳基體緩慢加入反應釜內，攪拌1小時后。

配制鎳鈷錳濃度為2.0mol/l溶液10L，Ni∶Co∶Mn＝6∶2∶2，配制濃度為100g/l的硫酸銨溶液1L加入到配制好的料液中得到混合溶液，將混合溶液與8mol/l的氫氧化鈉溶液同時通入到反應釜內進行反應，控制反應釜內PH值為10，反應溫度

當料液進完后，繼續通過氫氧化鈉溶液將PH提升到12.5，保溫在陳化24小時，所得到的產物進行固液分離，用去離子水洗滌固體產物至洗滌水PH值為7.5，洗滌后的產物在干燥器中干燥，得到殼核結構錳基材料；按Li/(Ni+Mn+Co)＝1.05∶1進行配鋰，在950℃下燒結12小時，得到錳基正極材料A。

具體實施例2：