[發明專利]直接沉淀制備摻雜二價陽離子的鎳鈷錳三元材料的方法

有效

• 申請號: 201710771569.1
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107565126B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 童慶松;彭建明;李青海;鄭思寧;馬莎莎;余欣瑞
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.直接沉淀制備摻雜二價陽離子的鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于按照鎳、鈷、錳、鋰、摻雜二價M離子的摩爾比x：y：z：k：m分別稱取鎳的化合物、鈷的化合物、錳的化合物、鋰的化合物和摻雜二價M離子的化合物；將鎳的化合物、鈷的化合物、錳的化合物和摻雜二價M離子的化合物混合得到混合物1；加入混合物1的總體積的1～20倍體積的濕磨介質，混合均勻；在連續攪拌的條件下滴加氨水至溶液的pH值落在10.5～13.0范圍內，加入稱取的鋰的化合物，通過球磨或砂磨混合設備混合均勻；在沒有氧氣的氮氣、氬氣或氦氣惰性氣氛下于65～95℃溫度區間的任一溫度陳化24～48小時，制得的混合物為前驅物2；將前驅物2在低于1個大氣壓力的真空條件下于160～250℃區間的任一溫度加熱制得干燥的前驅物3或者采用噴霧干燥的方法于150～280℃區間的任一溫度制備干燥的前驅物3；將干燥的前驅物3置于氧氣體積含量在30～99%范圍的富氧空氣或純氧氣氛中，采用程序升溫法或逐溫區間升溫法制得組成為Li_kNi_xCo_yMn_zM_{（1-x-y-z）}O₂的三元正極材料；

所述的稱取鎳的化合物、鈷的化合物、錳的化合物、鋰的化合物和摻雜二價M離子的化合物中的兩種以上化合物是可溶于水的；

所述的鎳、鈷、錳、鋰、摻雜二價M離子的摩爾比x：y：z：k：m滿足以下關系：

x：y：z：m = (0.47～0.52)：(0.10～0.20)：(0.25～0.35) ： (0.01～0.10) ，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；

或(0.57～0.62)：(0.10～0.19)：(0.15～0.25)：(0.01～0.10)，0.95≤k≤1.10，且x +y + z + m = 1；

或(0.77～0.82)：(0.05～0.10)：(0.05～0.10) ： (0.01～0.10)，0.95≤k≤1.10，且x+ y + z + m = 1；

所述的三元材料同時滿足以下特征：在XRD衍射圖上的衍射峰均與JCPDS卡片09-0063的層狀α-NaFeO₂結構的特征衍射峰相吻合；材料制備的扣式半電池在0.2C倍率電流和第1充放電循環下，相對鋰電極恒電流充電至4.6V比4.4V增加充電比容量的比率小于25%；樣品XRD衍射圖的2θ角20～25°區間沒有對應JCPDS卡片27-1252的Li₂MnO₃的衍射峰；

所述的逐溫區間升溫法如下進行：將干燥的前驅物3置于富氧空氣或純氧氣氛中，按照0.2～10℃/溫度區間的加熱速度從室溫加熱至800～950℃溫度區間的任一溫度，冷卻至室溫，制得組成為Li_kNi_xCo_yMn_zM_{（1-x-y-z）}O₂的三元正極材料。

2.根據權利要求1所述的直接沉淀制備摻雜二價陽離子的鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的程序升溫法如下進行：將干燥的前驅物3置于富氧空氣或純氧氣氛中，按照0.2～10℃/min的速度從室溫程序加熱至800～950℃溫度區間的任一溫度，并在該任一溫度下燒結3～24小時，冷卻至室溫，制得組成為Li_kNi_xCo_yMn_zM_{（1-x-y-z）}O₂的三元正極材料。

3.根據權利要求1所述的直接沉淀制備摻雜二價陽離子的鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的鎳的化合物為氧化鎳、氟化鎳、檸檬酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳、氫氧化鎳、乙酸鎳、堿式碳酸鎳或碳酸鎳。

4.根據權利要求1所述的直接沉淀制備摻雜二價陽離子的鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的鈷的化合物為三氧化二鈷、四氧化三鈷、氫氧化鈷、堿式碳酸鈷、氟化鈷、檸檬酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、乙酸鈷或碳酸鈷。