[發(fā)明專利]一種鋰電池正極材料固溶體超細粉的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310681154.7
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103985855A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 孫琦;李巖;孫慧英
• 申請（專利權）人: 青島乾運高科新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于新能源材料技術領域，具體涉及一種鋰電池正極材料固溶體超細粉的制備方法。

背景技術

隨著人們對能源需求的日益增長和對社會與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展重要性認識的不斷深化，以綠色環(huán)保和高效高能為特點的鋰離子電池越來越受到人們的重視，大中型電動工具、儲能電站、電動車、智能電網(wǎng)等應用對鋰離子電池的安全性、能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、價格、環(huán)境友好等方面都提出了更高的要求。目前鋰離子電池負極材料的比容量通常在300?mAh/g以上，而正極材料的比容量則始終徘徊在150?mAh/g左右。因此，正極材料成為鋰離子電池性能進一步提高的瓶頸。

2000年H.Desilvestro等報道了一種新型鋰離子電池正極材料Li[Li_0.2Mn_0.4Cr_0.4]O₂其結(jié)構可看作是L?i₂MnO₃及LiCrO₂組成的固溶體，該材料在室溫下放電容量可以達到260mAh/g，在55°C下放電容量可達到200mAh/g。近年來，這種以Li₂MnO₃和?LiMO₂(M=?Ni、Co、Cr、Fe、Al等）形成復合結(jié)構的固溶體正極材料，因其具有高比容量、高的工作電壓、高比能量、較寬的充放電壓范圍、良好的熱穩(wěn)定性及價格低廉等優(yōu)點吸引了國內(nèi)外專家學者的深入研究，被認為是新一代鋰離子電池的候選正極材料之一。

目前，常用的鋰離子電池正極材料制備方法主要有：高溫固相法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法等。

高溫固相法具有設備和工藝簡單、利于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，但是這種方法混合均勻度有限；共沉淀法能夠精確控制各組分的含量，使同組分之間實現(xiàn)原子/分子水平的均勻混合；但是備的粉體可能會形成團聚現(xiàn)象，從而破壞粉體的特性，因此若要制備均勻、細的粉體，就必須嚴格控制粉體的制備過程；溶膠凝膠法以及水熱法的合成工藝相對復雜，費時耗能成本高，而且多適用于實驗室的研究，為產(chǎn)業(yè)化放大生產(chǎn)造成了許多困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種鋰電池正極材料固溶體超細粉的制備方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：一種鋰電池正極材料固溶體超細粉的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)????按Li:?Mn:?Ni:?Co=(4~12):?(1~3):?(1~3):?(0~2)的摩爾比稱取Li鹽、Mn鹽、Ni鹽、Co鹽，混合后得金屬鹽混合物；

(2)????將上述金屬鹽混合物溶于去離子水中，濃度為0.05~2mol/L，再加入占金屬鹽混合物質(zhì)量2%~35%的增稠劑；

(3)????將上述產(chǎn)物利用氣流式噴霧干燥器進行噴霧干燥，得到混合粉體；

(4)????將上述粉體先在400~600?°C下預燒3~6小時，然后升溫到800~1000?°C，升溫速度為3~10°C/min，繼續(xù)煅燒10~25小時，即得固溶體超細粉。

步驟（1）中所述的金屬鹽為硝酸鹽、硫酸鹽或醋酸鹽。

步驟（2）中所述的增稠劑為聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯酸（PAA）或甲基纖維素。

步驟（3）中所述的噴霧干燥器的進料速度為3~6mL/min，進口溫度為?220~250?°C，出口溫度為130~150?°C。?

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用噴霧干燥法制備固溶體正極材料，所制得的材料為幾百納米的超細粉體，提高了電極電解液的接觸面積縮短了鋰離子擴散路徑，從而提高功率密度和能量密度。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例1