[發明專利]一種含銫鋰電池正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710271692.7
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107204444A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 周勇
• 申請（專利權）人: 浙江利城新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明涉及鋰電池的制備方法，屬于新能源技術領域，尤其涉及一種含銫鋰電池正極材料的制備方法。

背景技術

當前，人類正面臨著資源估計和生存環境惡化的雙重挑戰。為此，世界各國正在努力研發新材料，推進低碳生活的新理念，促進人類社會由目前的高能耗、高消耗生活生產方式轉向節能型、可循環的可持續發展方式。具體為大力推廣清潔能源的應用，如太陽能、風能在發電領域的應用，以及使用混合動力汽車或純電動汽車代替目前使用汽油的傳統汽車。

清潔能源和新型汽的應用均離不開中大型儲能電池和動力電池。在眾多儲能電池和動力電池中，鋰離子二次電池由于具有較高的能量密度和較長的使用壽命，已經逐漸取代傳統的銫氫/銫鎘二次電池，其在新能源汽車、風電儲能和太陽能儲能等新興領域擁有巨大發展前景。

鋰離子二次電池包括正極、負極、設置在正極與負極之間的隔膜和電解液。其中，正極包括基體和涂覆在該基體上的涂覆材料，涂覆材料包括正極材料(正極活性物質)、導電材料和粘結劑。其中，正極材料是鋰離子二次電池的關鍵原材料，由于正極材料在鋰離子二次電池中占有較大的重量比，因此正極材料性能決定了電池的體型、安全性和電學性能。

當前鋰電池中使用的正極材料大多為LiCoO₂，還有部分LiFePO₄、LiMn₂O₄和LiNi₁-xCo_xO₂。

鈷酸鋰具有較高的比容量和較好的循環特性。但是，由于鈷元素在地殼中的豐度低，屬稀缺金屬，因此價格昂貴，由此也導致此種材料的成本較高。此外，鈷元素還具有一定的毒性，由鈷酸鋰制備的電池廢棄后，對環境的危害較大。因此，需要提供一種價格較為低廉且環保性能較好的正極材料。

LiFePO₄具有結構穩定，原料便宜，循環性和安全性較好，對環境負擔較小等優點，但是也存在著合成成本較高，能量密度較低等問題。

尖晶石錳酸鋰LiMn2O₄具有安全性好、倍率特性好、價格低，環保等優點，也是目前的一種主流正極材料，但其能量密度偏低，循環性能與高溫性能較差，很難滿足大型動力鋰離子電池和儲能電池的要求。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種含銫鋰電池正極材料的制備方法，用金屬銫取代傳統的鈷元素。

本發明的技術方案如下：

一種含銫鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：

a)、采用液相混合法，將錳源化合物、銫源化合物和鐵源化合物按比例混合均勻，溶解于油胺和水的混合溶液中，強力攪拌3-5min，然后將所得混合液移入高壓反應釜中、密封，于250-280℃反應24-36h；

b)、對所述混合溶液進行洗滌后，噴霧干燥處理，得到第一混合物；

c)、將所述第一混合物進行熱處理，得到銫鐵錳氧化物前軀體；

d)、將所述銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物混合并研磨，得到第二混合物；

e)、將所述第二混合物進行熱處理，得到正極材料。

步驟a)、b)和c)的方法得到的銫鐵錳氧化物前軀具備顯著的層狀結構，有利于提高鋰電池的高溫和大電流循環特性。

優選的，在上述正極材料的制備方法中，所述步驟a)中銫、鐵和錳的摩爾比為0.2-0.3∶0.2-0.5∶1.3-1.5。

優選的，在上述正極材料的制備方法中，所述步驟d)中銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物的摩爾比為0.9-1∶1-1.1。

優選的，在上述正極材料的制備方法中，所述步驟c)中熱處理的溫度為700-1000℃，熱處理的時間為24-30h。

優選的，在上述正極材料的制備方法中，所述步驟e)中熱處理的溫度為500-800℃，熱處理的時間為36-48h。

本發明的有益之處在于：本發明獲得的正極材料，具有明顯的層狀結構，并且具備較高的純度和良好的高溫和大電流循環特性，同時，由于將鈷元素全部替換為銫元素，環保性能顯著提高。

具體實施方式

實施例1：

一種含銫鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：

a)、采用液相混合法，將錳源化合物、銫源化合物和鐵源化合物按比例混合均勻，溶解于油胺和水的混合溶液中，強力攪拌3.5min，然后將所得混合液移入高壓反應釜中、密封，于275℃反應28h；

b)、對所述混合溶液進行洗滌后，噴霧干燥處理，得到第一混合物；