[發明專利]高振實密度球形富鋰錳基正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710481629.6
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107394190A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 趙夫濤;高博;王偉
• 申請（專利權）人: 蕪湖浙鑫新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 鄒飛艷,張苗

技術領域

本發明涉及正極材料，具體地，涉及一種高振實密度球形富鋰錳基正極材料的制備方法。

背景技術

隨著儲能、新能源新車產業的發展，動力鋰離子電池三元正極材料的需求量不斷增大，也是目前市場追逐的熱點。富鋰錳基正極材料Li[Li_x/3Mn_2x/3·M_1-x]O₂(M＝Ni、Co和Mn)是一種結構相對獨特的三元鋰離子電池正極材料，一種說法認為富鋰錳基正極材料是Li₂MnO₃和LiMO₂兩種層狀材料的固溶體，另有研究者認為富鋰錳基正極材料中的Li₂MnO₃以團簇形式存在于LMO₂體相中。盡管目前富鋰錳基正極材料Li[Li_x/3Mn_2x/3·M_1-x]O₂的結構還存在爭議，但因其具有高容量和高電壓的優勢仍受到了廣泛地關注。

由于富鋰錳基正極材料結構復雜，因此在制備材料時，難以利用單純固相燒結法直接制得純相的產物。因此，目前制備富鋰錳基正極材料Li[Li_x/3Mn_2x/3·M_1-x]O₂的方法主要是共沉淀法。目前用于制備富鋰錳基正極材料的共沉淀體系主要是碳酸鹽體系和草酸鹽體系。但碳酸鹽和草酸鹽前驅體配鋰燒結過程中會揮發處二氧化碳等氣體，導致材料的結構疏松，材料的振實密度僅在1.8g/cm³左右，材料的能量密度不高，制約著材料的進一步推廣應用。

相比于碳酸鹽和草酸鹽沉淀，氫氧化物體系產生的前驅體配氫氧化鋰焙燒后無氣體產生，結構必然更加密實。但因富鋰錳基正極材料Li[Li_x/3Mn_2x/3·M_1-x]O₂中錳含量高，在氫氧化物體系沉淀過程中形核過快，成球不易控制，同時錳離子容易氧化，導致材料出現雜相。因此，通過精確控制反應條件和氣氛進而實現氫氧化物共沉淀體系條件下高振實密度的富鋰錳基正極材料Li[Li_x/3Mn_2x/3·M_1-x]O₂可控制備對提高材料的能量密度和材料的應用具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供高振實密度球形富鋰錳基正極材料的制備方法，采用共沉積的方法，通過精確控制體系條件，制備了高振實密度的富鋰錳基正極材料，制得的富鋰錳基正極材料為球形緊密團聚體顆粒，一次顆粒飽滿清晰，結晶度高，該方法制備富鋰錳基正極材料的方法操作簡單、設備投入量少、便于市場化推廣，前景廣闊。

為了實現上述目的，本發明提供了一種高振實密度球形富鋰錳基正極材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將含有鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合溶液和沉淀劑溶液在含有絡合劑的溶液中進行反應，過濾，將沉淀物干燥，得前驅體；其中，鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的混合溶液中Ni、Co和Mn的摩爾比為：0.35：0.3～0.4:0.6～0.7；(2)將前驅體與鋰源化合物進行混合，預熱，預熱后升溫，保溫，冷卻。

本發明還提供一種根據前文所述的富鋰錳基正極材料。

通過上述技術方案，本發明采用共沉積的方法，制得球形富鋰錳基正極材料顆粒團聚緊密，一次顆粒飽滿清晰，結晶度高；采用本發明制備的富鋰錳基正極材料振實密度在2.1g/cm³以上，顆粒平均粒徑為10-14μm，粒度分布均勻，顆?？尚纬奢^為密實的堆積，且材料能保持了充放電測試前的基本球形形貌，材料的結構十分穩定。該方法制備富鋰錳基正極材料的方法操作簡單、設備投入量少、便于市場化推廣，前景廣闊。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為本發明實施例1制得的富鋰錳基正極材料的形貌圖；

圖2為本發明實施例1制得富鋰錳基正極材料的粒徑分布圖；

圖3為本發明實施例1中富鋰錳基正極材料在0.5C條件下的首次充放電曲線圖；

圖4為本發明實施例1中的富鋰錳基正極材料在0.5C條件下的循環100次后的SEM形貌圖。