[發(fā)明專利]鎳錳酸鋰材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710544838.0
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107221644A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬巖華;錢飛鵬;趙春陽;李佳軍
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫晶石新型能源有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(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，尤其涉及一種鎳錳酸鋰材料的制備方法。

背景技術(shù)

尖晶石型鎳錳酸鋰(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)是在錳酸鋰基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可逆容量為146.7mAh/g，電壓平臺為4.7V左右，比錳酸鋰的4V電壓平臺要高出15％以上，高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性比原有的錳酸鋰有了質(zhì)的提升。鎳錳酸鋰由此被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的高電位鋰離子電池正極材料。鎳錳酸鋰與目前市場上使用的鋰電池正極材料相比，比鈷酸鋰輸出電壓高、成本低、環(huán)境友好，高溫下循環(huán)穩(wěn)定性比錳酸鋰有很大提高；與磷酸亞鐵鋰相比，其制備工藝簡單，生產(chǎn)的批次穩(wěn)定性好，特別是在與鈦酸鋰負(fù)極相匹配時(shí)，磷酸亞鐵鋰-鈦酸鋰單體電池僅有1.9V輸出電壓，而鎳錳酸鋰-鈦酸鋰單體電池的輸出電壓可高達(dá)3.2V，優(yōu)勢非常明顯，被認(rèn)為是未來大型、長壽命、高安全電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能大型動(dòng)力電池首選正極材料。

鎳錳酸鋰的電化學(xué)性能與其前軀體制備、高溫?zé)捎忻芮械年P(guān)系。中國發(fā)明專利(CN103066275 A)公開了一種球形高電壓鎳錳酸鋰正極材料的制備方法，通過共沉淀制備了球形鎳錳二元前軀體，然后將鋰源與鎳錳前軀體等混合，在高溫?zé)Y(jié)爐分別經(jīng)過600-900℃，5-20小時(shí)、650-850℃，10-20小時(shí)、500-650℃，15-30小時(shí)燒成鎳錳酸鋰正極材料。目前通過共沉淀法制備鎳錳酸鋰前軀體比較常見，通過沉淀劑將鎳、錳的可溶性鹽轉(zhuǎn)化成共沉淀復(fù)合物，例如Ni_0.5Mn_1.5(CO₃)₂、Ni_0.5Mn_1.5(OH)₄等。中國發(fā)明專利(201010539501.9)公開了一種高電壓鋰電池正極材料氧化鎳錳酸鋰的共沉淀制法，將鎳、錳源在碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫銨或草酸銨溶液中共沉淀。這類采用化學(xué)共沉淀方法先生產(chǎn)前驅(qū)物的方法，雖然制備物純度高，活性好，但易于造成水污染，成本高。中國發(fā)明專利(201010148191.8)公開了一種微波合成多元摻雜錳酸鋰的制備方法，將碳酸鋰、MnO₂、MgO、Ni₂O₃及Cr₂O₃作為原料球磨混合，在100℃烘干48-60小時(shí)后，微波600-900℃處理5-30分鐘，該專利公布產(chǎn)品電壓平臺是4.0V的錳酸鋰材料。同傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)方法相比，微波高溫法顯著降低了產(chǎn)品制備的時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)的效率。但微波生產(chǎn)設(shè)備造價(jià)高昂，綜合成本較高，且不利于大量工業(yè)化生產(chǎn)。

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)一種鎳錳酸鋰材料的制備方法，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鎳錳酸鋰材料的制備方法，反應(yīng)所需的氧元素均由材料本身提供，不依賴外部氣體流通的供給，因此反應(yīng)不需要傳統(tǒng)方式的鼓風(fēng)，減少氣體了流通所帶走的熱量，更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

本發(fā)明提供的一種鎳錳酸鋰材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.按摩爾比1：2：1.06稱取NiMn(OH)₄、MnO₂、Li₂CO₃，共同研磨，混合均勻；

S2.將所述步驟S1中得到的混合物加熱至550℃保溫2小時(shí)，然后加熱到850～900℃保溫5小時(shí)，冷卻至室溫；

S3.冷卻后，將物料進(jìn)行粉碎、篩分，得到鎳錳酸鋰。

進(jìn)一步的，所述步驟S1中，還包括在混合物中加入重量分?jǐn)?shù)為0.1％的助燒劑共同研磨，混合均勻。

進(jìn)一步的，所述助燒劑包括磷酸氫二鋰、磷酸二氫鋰、氧化硼、硼酸中的一種或多種。