[發明專利]摻一價陽離子的鎳鈷錳三元材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710771681.5
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107634195B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 童慶松;曾觀音;馬莎莎;余欣瑞;翁景崢;陳方園
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/052;H01G11/30;H01G11/46
• 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.摻一價陽離子的鎳鈷錳三元材料的制備方法，其特征在于按照鎳、鈷、錳、鋰、摻一價陽離子的摩爾比x：y：z：k：m分別稱取鎳的化合物、鈷的化合物、錳的化合物、鋰的化合物和摻一價陽離子的化合物；將鎳的化合物、鈷的化合物、錳的化合物和摻一價陽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1～100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酸度落在pH 11.0～14.0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65～98℃溫度區間的任一溫度陳化5～48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190～280℃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190～280℃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升溫法制得摻一價陽離子的三元正極材料；

所述稱取的鎳的化合物、鈷的化合物、錳的化合物、鋰的化合物和摻一價陽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、摻一價陽離子的摩爾比x：y：z：k：m滿足以下關系：

x ：y ：z ：m = (0.48～0.49)：(0.10～0.19)：(0.20～0.29) ：(0.01～0.08)，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = k；

或x ：y ：z ：m = (0.57～0.60)：(0.10～0.19)：(0.10～0.19)：(0.01～0.08)，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = k；

或x ：y ：z ：m = (0.77～0.80)：(0.04～0.09)：(0.04～0.09)：(0.01～0.07)，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = k；

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20%；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0.1～8℃/溫區的加熱速度從室溫加熱至850～950℃溫度區間的任一溫度，冷卻至室溫，制得摻一價陽離子的三元正極材料；

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0.1～8℃/min的速度從室溫程序加熱至850～950℃溫度區間的任一溫度，冷卻至室溫，制得摻一價陽離子的三元正極材料。

2.根據權利要求1所述的摻一價陽離子的鎳鈷錳三元材料的制備方法，其特征在于所述的鎳的化合物為氫氧化鎳、檸檬酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳、乙酸鎳或碳酸鎳。

3.根據權利要求1所述的摻一價陽離子的鎳鈷錳三元材料的制備方法，其特征在于所述的鈷的化合物為氫氧化鈷、檸檬酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、乙酸鈷或碳酸鈷。

4.根據權利要求1所述的摻一價陽離子的鎳鈷錳三元材料的制備方法，其特征在于所述的錳的化合物為氫氧化錳、檸檬酸錳、硝酸錳、氯化錳、乙酸錳或碳酸錳。

5.根據權利要求1所述的摻一價陽離子的鎳鈷錳三元材料的制備方法，其特征在于所述的鋰的化合物為氧化鋰、檸檬酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰、碳酸鋰、乙酸鋰或氫氧化鋰。

6.根據權利要求1所述的摻一價陽離子的鎳鈷錳三元材料的制備方法，其特征在于所述的摻一價陽離子的化合物為氧化鈉、氫氧化鈉、硝酸鈉、氯化鈉、碳酸鈉、醋酸鈉、草酸鈉、氫氧化鉀、硝酸鉀、氯化鉀、碳酸鉀、醋酸鉀、草酸鉀、氧化銀、氫氧化銀、硝酸銀、氯化銀、碳酸銀、醋酸銀或草酸銀。