[發(fā)明專利]富鋰錳基正極材料的微波燒成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710544837.6
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN107146874A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬巖華;趙春陽;錢飛鵬;李佳軍;陳益平
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫晶石新型能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/04
• 分類號(hào): H01M4/04;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32257
• 代理人: 秦昌輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種富鋰錳基正極材料的微波燒成方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因具有高能量、高容量、體積小、重量輕、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，自商品化以來，已經(jīng)在移動(dòng)電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品上得到了廣泛應(yīng)用，目前在電動(dòng)汽車、航空航天及軍用通訊設(shè)備等領(lǐng)域已逐步取代傳統(tǒng)能源的供給。越來越廣泛的需求對鋰離子電池的溫度特性有了更高的要求。在我國北方，電動(dòng)汽車在冬季通常會(huì)遭遇-10℃以下的低溫，許多軍用設(shè)備也要求電源能在-20℃以下工作。而在低溫環(huán)境，尤其是-20℃以下，鋰離子電池的性能要遠(yuǎn)低于其常溫性能。

富鋰錳基正極材料Li[Li_(1-2x)/3Ni_xMn_(2-x)/3]O₂是Li₂MnO₃與LiNi_0.5Mn_0.5O₂所形成的固溶體，YoungSH的文章報(bào)道Li[Ni_0.20Li_0.20Mn_0.60]O₂在2.0～4.8V、20mA/g充放電下，材料的首次放電比容量達(dá)到288mAh/g，高壓下呈現(xiàn)出很高的放電比容量，該材料還具有循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料。

但是富鋰錳基正極材料Li[Li_(1-2x)/3Ni_xMn_(2-x)/3]O₂同樣存在電導(dǎo)率較低、低溫性能較差等缺陷，這制約著其在電動(dòng)汽車及航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用，因此迫切需要對其進(jìn)行低溫性能改善，進(jìn)一步推動(dòng)其應(yīng)用領(lǐng)域。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種富鋰錳基正極材料的微波燒成方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種富鋰錳基正極材料的微波燒成方法，采用氧化物微波加熱方式進(jìn)行燒成反應(yīng)，能夠顯著縮短產(chǎn)品制備的時(shí)間，大大提高生產(chǎn)效率，同時(shí)改善材料低溫性能差等缺陷。

本發(fā)明提出的一種富鋰錳基正極材料的微波燒成方法，包括以下步驟：

S1.按摩爾比Li：Ni：Mn：Zr為1.5：0.3：0.7：0.01稱取鋰源、鎳源、電解二氧化錳、鋯源，加入質(zhì)量百分含量為0.02～0.2％的分散劑，加水進(jìn)行球磨，該漿料體系中固含量為85％～95％；

S2.將球磨混合好的漿料使用微波加熱35～65分鐘，停止微波加熱，并迅速降溫，使材料形成固熔體。

進(jìn)一步的，所述步驟S2中，微波加熱工藝為：首先升溫至650℃，保溫5分鐘，然后升溫至800～1100℃，保溫30～60分鐘。

進(jìn)一步的，所述步驟S2中，迅速降溫是在大氣環(huán)境下自然降溫或通風(fēng)降溫，從反應(yīng)溫度降至600℃以下的時(shí)間為2小時(shí)以內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述鋰源包括氧化鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰中的一種或多種。

進(jìn)一步的，所述鎳源包括氧化鎳、碳酸鎳、硝酸鎳中的一種或多種。

進(jìn)一步的，所述鋯源包括氧化鋯、氫氧化鋯中的一種或兩種。

進(jìn)一步的，所述分散劑包括檸檬酸銨、丙烯酸中的一種或兩種。

進(jìn)一步的，所述步驟S1中，球磨時(shí)間為2～3小時(shí)，球體為氧化鋯球。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：采用氧化物微波加熱方式進(jìn)行燒成反應(yīng)，更加環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，顯著縮短了產(chǎn)品制備的時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)改善了材料低溫性能差等缺陷，使材料適用于動(dòng)力型電池的制造；添加的鋯源除摻雜改性作用外，還是微波加熱敏感物質(zhì)，使微波加熱效率大幅提升，整體能源消耗大幅下降；球磨后的漿料物質(zhì)堆積密度高于正常固體材料堆積的密度，物質(zhì)間隙較小，有利于物質(zhì)反應(yīng)發(fā)生。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如后。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

S1.取碳酸鋰、氧化鎳、二氧化錳及氫氧化鋯，按Li：Ni：Mn：Zr摩爾比為1.5：0.3：0.7：0.01稱取相應(yīng)的重量，加入裝有氧化鋯球的球磨機(jī)中；