[發(fā)明專利]納米級層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)富鋰正極材料制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310196028.2 | 申請日： | 2013-05-24 |
| 公開（公告）號： | CN103311532A | 公開（公告）日： | 2013-09-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 師春生;劉聰;趙乃勤;劉恩佐;何春年 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/505 | 分類號： | H01M4/505;H01M4/525 |
| 代理公司： | 天津市杰盈專利代理有限公司 12207 | 代理人： | 王小靜 |
| 地址： | 300072*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 納米 層狀 尖晶石 復(fù)合 結(jié)構(gòu) 正極 材料 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種納米級層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)富鋰正極材料制備方法，屬于鋰離子電池正極材料制備技術(shù)。
背景技術(shù)
目前世界各國對環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求不斷提高，電動汽車行業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。鋰離子電池作為二十一世紀(jì)的一種先進(jìn)的綠色高能環(huán)保型二次電池，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等便攜裝置，鋰離子電池良好的電化學(xué)性能使其有望應(yīng)用于電動汽車上。但是目前鋰離子電池正極材料的放電容量較低（<200mAh/g）,還不能滿足電動汽車/混合動力汽車行業(yè)對電池的要求。
富鋰層狀-尖晶石材料XLi2MnO3·LiMO2-?(1-X)?LiMn1.5Ni0.5O4?(M=NiCo、Mn、Ni0.5Mn0.5、Ni1/3Co1/3Mn1/3等)?具有高比容量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、倍率性能和循環(huán)性能優(yōu)越的特點，其中層狀部分Li2MnO3·LiMO2在充電到4.8V以上時具有較高的比容量?(>220mAh/g)，尖晶石部分LiNi0.5Mn1.5O4具有三維的間隙使鋰離子能夠快速的嵌入和脫出，因而具有良好的倍率性能。同時層狀部分Li2MnO3·LiMO2和尖晶石部分LiNi0.5Mn1.5O4是可兼容的。因此新型富鋰層狀-尖晶石材料以其優(yōu)越的電化學(xué)性能有望應(yīng)用于電動汽車以及大規(guī)模儲能領(lǐng)域，因此得到了廣泛的研究。
?目前這種層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)富鋰正極材料主要是利用共沉淀法合成，該方法的主要步驟為：用化學(xué)沉淀法合成鎳錳二元材料前驅(qū)體顆粒（Mn0.75Ni0.25）CO3，共沉淀獲得的（Mn0.75Ni0.25）CO3前驅(qū)體經(jīng)過濾、清洗、干燥后研磨得到前驅(qū)體粉末，獲得的碳酸鹽前驅(qū)體粉末和碳酸鋰以一定得比例充分混和均勻，混合均勻的粉末置于管式爐中在不同溫區(qū)分別煅燒，然后隨爐冷卻，得到富鋰層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)的正極材料。S-H.?Park等人（Electrochemistry?Communications?9?(2007)?262-268）用共沉淀方法合成了富鋰層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)的鋰離子電池正極材料，制成電池后循環(huán)性能良好，但是共沉淀方法存在步驟繁瑣，沉淀過程中需要嚴(yán)格控制沉淀溫度和pH值，而且難以沉淀成粒徑均勻的球形，后續(xù)的焙燒過程，工藝繁瑣，反應(yīng)不易控制。該方法得到的產(chǎn)物均為微米級的球形，不能形成納米級的顆粒。
經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)目前只有外加法合成層狀結(jié)構(gòu)和尖晶石結(jié)構(gòu)的混合正極材料以及用共沉淀法合成微米級層狀-尖晶石材料的報導(dǎo)。尚未發(fā)現(xiàn)用水熱法合成具有納米級富鋰層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)的正極材料的論文或專利。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種納米級層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)富鋰正極材料制備方法，該方法過程簡單，可控性好。所制備的鋰離子電池正極材料具有良好的電化學(xué)性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)的，一種納米級層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)富鋰正極材料制備方法，所述的納米級層狀-尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)富鋰正極材料的分子式為X(Li2MnO3·LiMn0.5Ni0.5O2)-?Y?LiMn1.5Ni0.5O4，式中：X=0.63～0.73;Y=0.27～0.37,其特征在于包括以下過程：
（1）將硫酸錳、硫酸鎳、過硫酸銨溶解在去離子水中，配制成含錳離子濃度為0.1～0.5mol/L，鎳離子濃度為0.1～0.2mol/L，銨離子濃度為0.1～1mol/L的混合溶液，室溫下密封攪拌30min～60min，得到混合均勻的溶液；?
（2）室溫下密封攪拌，將氫氧化鋰溶解在去離子水中，配制成濃度為1～5mol/L的均勻溶液；?
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于天津大學(xué)，未經(jīng)天津大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201310196028.2/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
