[發明專利]一種鎳鈷錳酸鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201710632088.2
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107381661B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 謝燕青
• 申請（專利權）人: 謝燕青
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞市神州眾達專利商標事務所(普通合伙) 44251
• 代理人: 劉漢民

本發明公開了一種鎳鈷錳酸鋰的制備方法，首先在微波條件下形成中間產物，將中間產物在助劑無水乙醇和乙二醇的作用下進行球磨，通過機械合金化的作用改變中間產物顆粒的表面特性和形貌，然后將黑色的中間產物與鋰鹽、鎳鹽、鈷鹽尿素以及起到調控形貌的六亞甲基四胺形成混合液，反應得到前驅體，煅燒后即得到海膽狀的鎳鈷錳酸鋰，其直徑在2?5μm之間。本發明制備得到的鎳鈷錳酸鋰，錳元素價態穩定，為海膽狀形貌、其成分可控且易于調節。用本發明得到的鎳鈷錳酸鋰作為鋰電池正極材料，鎳和鈷摻雜克服了錳酸鋰的缺點、改進了其電學性能，具有容量高、衰減小的特點，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種鋰化合物的制備方法，特別是涉及一種鎳鈷錳酸鋰的制備方法。

背景技術

近年來，隨著科技的發展，電子設備成為人們生活的必需品，小到手機，大到筆記本電腦，為人門的生活帶來便捷和效率。另一方面，石油作為化石能源，其儲量越來越少，并且帶來的環境污染也日益顯現。在這種情況下，國家大力推進新能源汽車的研制與銷售，電動汽車逐步走向人們的生活。

但無論是電子設備，還是電動汽車，電池都是其中的核心元件和發展瓶頸。容量大、充電快、衰減小的電池，是全球科學家一直努力追尋的目標。

鋰化合物作為電極材料，以開路電壓高，比能量高，工作溫度范圍寬，放電平衡，自放電子等優點，已得到廣泛的研究，但是目前也僅鈷酸鋰LiCoO₂等少數鋰化合物商業化應用。

錳酸鋰LiMn₂O₄由于具有電壓高、價格低廉、資源豐富、環境友好、制備簡單等特點，成為最有前途的鋰離子電池正極材料之一。

但是錳酸鋰在循環過程中容量有較大的衰減，造成這種現象的主要原因是錳酸鋰相結構的純度及穩定性、微觀形貌的不規則，以及錳酸鋰在充放電時容易發生歧化反應、產生三價錳離子溶解到電解液中等。

未解決這一問題，通常通過摻雜改性提高其電學性能，如用Fe、Co、Ni、Zn等金屬摻雜，是穩定尖晶石結構、提高循環性能是較為有效的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鎳鈷錳酸鋰的制備方法，通過該方法得到的鎳鈷錳酸鋰，具有容量高、衰減小等特點，是鋰離子電池電極的理想材料。

本發明的技術方案如下：

一種鎳鈷錳酸鋰的制備方法，包括如下步驟：

（1）將過硫酸鈉溶解于去離子水中，邊攪拌邊加入等摩爾量的醋酸錳，繼續攪拌10min，然后放入微波消解儀中，在3-6kW的條件下處理10-30min，得到黑色沉淀，用去離子水和無水乙醇分別洗滌3-5次，在真空干燥箱中于80-90℃下干燥；

（2）將步驟（1）中得到的黑色沉淀在行星球磨機中球磨1-2h，球磨過程中加入助劑無水乙醇以及乙二醇，其加入量以潤濕所述黑色沉淀為準，且無水乙醇和乙二醇的摩爾比為2~4:1；

（3）將步驟（2）得到的產物分散在去離子水中，形成均勻的懸濁液，然后加入鋰鹽、鎳鹽和鈷鹽，磁力攪拌均勻，再加入尿素攪拌均勻后靜置1h，最后加入六亞甲基四胺，磁力攪拌20-30min得到混合液，所述混合液中的尿素濃度為0.4-0.6mol/L；

（4）將步驟（3）得到的混合液放入微波消解儀中，在3-5kW的條件下處理40-60min，取出靜置，在400-500℃下煅燒1h，得到海膽狀的鎳鈷錳酸鋰，所述鎳鈷錳酸鋰的直徑在2-5μm之間。

優選地，步驟（2）中，所述鋰鹽為醋酸鋰、硝酸鋰或氯化鋰，所述鎳鹽為醋酸鎳、硝酸鎳或氯化鎳，所述鈷鹽為硝酸鈷或氯化鈷。

優選地，步驟（3）中，所述六亞甲基四胺以水溶液的形式加入，六亞甲基四胺在得到的混合液中的濃度為0.04-0.06mol/L。