[發明專利]一種高電壓鋰離子電池正極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310280603.7
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103332754A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 張沛龍;張亞媛;葛靜
• 申請（專利權）人: 北京浩運金能科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/525;H01M4/505
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1.一種鋰離子二次電池高壓正極材料，其特征在于：用通式LiNi_0.5-xMn_1.5-yM_x+yF_zO_4-z表示，采用陽離子（M分別取代Ni、Mn）、陰離子（F取代O）復合摻雜LiNi_0.5Mn_1.5O₄的方式，其中M為Mg、Cr、Ti、Co、Al、Fe、Zn、Cu元素的一種或幾種，0≤x≤0.1，0≤y≤0.2，0≤z≤0.2。

2.一種權利要求1所述鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

a.?前驅體制備：按照比例分別稱取水溶性鎳源化合物、錳源化合物和M源化合物，加入去離子水配成混合溶液，Na₂CO₃做為沉淀劑，也配成溶液，兩者同時滴入裝有去離子水的反應器中，生成多元碳酸鹽共沉淀物前驅體，在滴入過程中，使用NaOH調節pH值在7-8之間，確保鎳、錳和M離子完全沉淀，然后將沉淀進行抽濾，放入干燥箱中80-180℃下烘干后，將干燥后的產物研細，得到鎳、錳、M多元碳酸鹽共沉淀物前驅體；

b.?球磨混合：將所制前驅體放在馬弗爐中空氣氛圍下450℃-700℃預熱3-6h，將預燒產物分別與計量的鋰鹽、LiF混合，放入球磨機中，倒入分散劑，球磨0.5~7h，球磨后放入干燥箱烘干并研磨成粉末狀；

c.?微波快速制備：將粉末狀樣品在2-10MPa壓力下壓片成型為樣品片，控制空氣氛或氧氣氛的一種或兩種，在微波高溫反應爐內500-900℃下反應10-100分鐘，冷卻后研磨制得最終產物。

3.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟a中的水溶性鎳源化合物為醋酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳或硫酸鎳的一種或兩種；所述的水溶性錳源化合物為醋酸錳、硝酸錳、氯化錳或硫酸錳的一種或兩種；所述的水溶性為M源化合物為Mg、Cr、Ti、Co、Al、Fe、Zn、Cu一種或多種元素的醋酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽或硫酸鹽的一種或兩種。

4.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟b中的鋰鹽為LiOH、Li₂CO₃、乙酸鋰、檸檬酸鋰中的一種或多種。

5.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟b中的分散劑為無水乙醇、乙二醇、聚乙二醇中的一種或多種。

6.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟a中共沉淀溶液的攪拌速度為2000-6000rpm，共沉淀溶液的溫度控制在25-80℃，反應的時間為1-20h。

7.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟c中樣品片的厚度為1-3.5cm，直徑為1-30cm。

8.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理的微波頻率為0.915-28GHz。

9.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟c中樣品片置于微波高溫反應爐內反應的過程分三段來控制：第一，從室溫加熱至500-550℃；第二，加熱至750-1000℃；第三，在500-800℃下退火得到尖晶石型鎳錳酸鋰LiNi_0.5-xMn_1.5-yM_x+yF_zO_4-z。

10.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟c中的微波燒結時間為10-100min。