[發(fā)明專利]一種鋰電池富鋰錳基正極材料納米粉體的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610107273.5
• 申請日: 2016-02-27
• 公開（公告）號: CN105591095A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白培鋒;常嵩;屈德?lián)P;張新河;鄭新宇;李中延
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市邁科科技有限公司;東莞市邁科新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/131;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44272
• 代理人: 張作林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池富鋰錳基正極材料納米粉體的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于移動電話等小型電子設(shè)備，并已在電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)等交通工具上展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。富鋰錳基正極材料xLi₂MnO₃·(1－x)LiMO₂(M=Ni、Co、Mn中的一種或多種)，因具有高放電比容量、高能量密度、低成本等特點(diǎn)已引起了人們廣泛關(guān)注。目前雖有一些合成方法，但成本過高或是對環(huán)境有較大污染，現(xiàn)有的制備方法均有一些缺點(diǎn)，對其合成方法的研究和改進(jìn)一直是該領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鋰電池富鋰錳基正極材料納米粉體的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的以上目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種鋰電池富鋰錳基正極材料納米粉體的制備方法，其特征在于制備步驟如下：

a、制備有機(jī)相

在錐形瓶中按體積比（1-5）:1加入萃取劑和稀釋劑，磁力攪拌下混合均一，之后加入體積比為1:1的氨水進(jìn)行皂化，調(diào)pH為5~8，最后再加入0.01~1.0mol/L的混合金屬離子溶液，繼續(xù)攪拌0.5~2h后，倒入分液漏斗進(jìn)行靜置分液，此時液體分為上下兩相，分出有機(jī)相，用去離子水洗滌兩到三次即可獲得負(fù)載金屬離子的有機(jī)相；

b、水相的制備

稱取化學(xué)計量比的鋰源，配制0.1~1.0mol/L水溶液；

c、取代反應(yīng)與晶體的生成，

將水相和有機(jī)相按（1-3）:1的體積比引入高壓反應(yīng)釜中，在磁力攪拌下，將溫度加熱至180~250℃，反應(yīng)10~120分鐘后停止加熱，繼續(xù)磁力攪拌直至反應(yīng)降到室溫；

d、產(chǎn)品處理

反應(yīng)結(jié)束后，通過離心泵將固液分離，將有機(jī)相回收再利用，固體用無水乙醇及去離子水洗滌三到四次，在65-100℃下干燥1~6h，即可獲得鋰電池富鋰錳基正極材料納米粉體。

所述步驟a中萃取劑為環(huán)烷酸和磷酸三丁酯的任一種，稀釋劑為異辛醇。

步驟a中混合金屬離子溶液為Ni²⁺，Co²⁺，Mn²⁺中的兩種或三種。

混合金屬離子溶液中Ni²⁺，Co²⁺，Mn²⁺鹽的種類為硫酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽的任一種及以上。

步驟b中鋰源為氫氧化鋰和碳酸鋰的任一種。

一種鋰電池，包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜，所述正極采用了本發(fā)明制備的鋰電池富鋰錳基正極材料納米粉體。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

（1）本發(fā)明的制備方法成本低，無污染，制程短，工藝簡單，易于工業(yè)化，具有很好的應(yīng)用發(fā)展前景。

（2）具有液相法如水熱法及共沉淀法的某些優(yōu)點(diǎn)

（3）通過使用有機(jī)萃取劑可以對混合金屬離子進(jìn)行提純，降低對金屬鹽純度的要求，反應(yīng)結(jié)束后，有機(jī)萃取劑可以回收再利用，減少了化工品的消耗，同時也無環(huán)境污染問題

（4）節(jié)省了普通濕法后續(xù)的混鋰球磨及高溫?zé)Y(jié)過程，可以直接合成納米級的粉體

（5）整個反應(yīng)過程耗時較短，制備工藝簡單，原料來源廣泛，成本較低。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1鋰電池富鋰錳基正極材料納米粉體的XRD圖譜。

圖2是實(shí)施例1的正極材料制備的鋰電池的充放電循環(huán)性能圖

圖3實(shí)施例1的正極材料制備的鋰電池的在0.1C、0.2C、0.5C和1C電流密度下的充放電曲線。

圖4是制備鋰電池富鋰錳基正極材料納米粉體的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，給出下述制備實(shí)例。但本發(fā)明的范圍并不局限于此。

實(shí)施例1

1）制備有機(jī)相

在錐形瓶中按體積比2:1依次加入20mL工業(yè)級環(huán)烷酸和10mL異辛醇，磁力攪拌下混合均一，之后加入6mL的氨水（體積比為1:1）進(jìn)行皂化，pH為8，最后再加入0.2mol/L的混合金屬離子溶液200mL，其中混合金屬離子為硫酸錳、硫酸鎳和硫酸鈷的摩爾比為0.54:0.13:0.13，繼續(xù)攪拌1h后，倒入分液漏斗進(jìn)行靜置分液，此時液體分為上下兩相，分液，用去離子水洗滌兩到三次即可獲得得30mL負(fù)載金屬離子的有機(jī)相。

2）水相的制備