[發明專利]兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法

有效

• 申請號: 201710774173.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107634197B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 童慶松;馬莎莎;余欣瑞;陳方園;張曉紅;生喻
• 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;H01G11/46
• 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

1.兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于：按照鎳、鈷、錳、鋰離子的摩爾比x：y：z：k分別稱取鎳的化合物、鈷的化合物、錳的化合物和鋰的化合物；將鎳的化合物、鈷的化合物和錳的化合物混合得到混合物1；加入混合物1的總體積的1～50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 11.0～13.7范圍內；在氮氣、氬氣或氦氣惰性氣氛下于60～90℃溫度區間的任一溫度陳化24～48小時，制得前驅物2；將前驅物2在低于1個大氣壓力的真空條件下于160～270℃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160～270℃區間的任一溫度制備干燥的前驅物3；將前驅物3置于空氣或富氧空氣氣氛中，在350～750℃區間的任一溫度燒結3～48小時制得前驅物4；將前驅物4與稱取的鋰的化合物通過混合球磨或砂磨設備混合均勻，得到前驅物5；將前驅物5置于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、錳的化合物和鋰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、鋰離子的摩爾比x：y：z：k同時滿足以下關系：

x：y：z = (0.45～0.53)：(0.15～0.23)：(0.25～0.30)，且0.95≤k≤1.10；

或(0.55～0.63)：(0.15～0.23)：(0.15～0.23)，且0.95≤k≤1.10；

或(0.75～0.83)：(0.06～0.10)：(0.05～0.10)，且0.95≤k≤1.10；

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：將前驅物5置于富氧空氣或純氧氣氛中，按照0.1～5℃/溫區的加熱速度從室溫溫區加熱至900～995℃溫度區間的任一溫度，冷卻至室溫，制得三元正極材料。

2.根據權利要求1所述的兩次燒結制備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：將前驅物5置于富氧空氣或純氧氣氛中，按照0.1～5℃/min的速度從室溫程序加熱至900～995℃溫度區間的任一溫度，冷卻至室溫，制得三元正極材料。

3.根據權利要求1所述的兩次燒結制備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、乙酸鎳或碳酸鎳。

4.根據權利要求1所述的兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的鈷的化合物為氧化鈷、氟化鈷、檸檬酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、乙酸鈷或碳酸鈷。

5.根據權利要求1所述的兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的錳的化合物為檸檬酸錳、硝酸錳、碳酸錳、氯化錳或乙酸錳。

6.根據權利要求1所述的兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的鋰的化合物為氟化鋰、檸檬酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰、碳酸鋰、乙酸鋰或氫氧化鋰。

7.根據權利要求1所述的兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的濕磨介質為去離子水、蒸餾水、乙醇、丙酮、甲醇或甲醛。

8.根據權利要求1所述的兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的富氧空氣是氧氣體積含量在30～99%范圍的空氣。

9.根據權利要求1所述的兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于所述的逐溫區升溫法在輥道窯、推板式隧道窯或網帶爐中進行燒結。