[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
地址：	350300 福建省福州市***	國省代碼：	福建;35
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摘要：
搜索關鍵詞：	兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料方法
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【說明書】：

本發明涉及兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法，其特征在于將鎳的化合物、鈷的化合物和錳的化合物混合，加入濕磨介質，滴加氨水，陳化，加熱干燥或者噴霧干燥；在350℃～750℃區間制得前驅物。將前驅物與鋰的化合物混合均勻，置于富氧空氣或純氧氣氛中，采用程序升溫方法或逐溫區升溫法制得三元正極材料。本發明所述的三元材料在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,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。

技術領域

本發明屬于電池電極材料制備的技術領域，涉及一種可用于鋰電池、鋰離子電池、聚合物電池和超級電容器的兩次燒結制備鎳鈷錳三元材料的方法。

技術背景

隨著化石能源的日益枯竭，能源問題日益成為關注的熱點。尋找儲能新材料成為研究的熱點之一。新儲能體系的鋰離子電池應該具有電壓高、容量大、無記憶效應和壽命長等優點，可廣泛應用于移動電話、數碼相機、筆記本電腦等數碼產品和電動車、混合電動車等動力工具。

鋰離子電池包括正極材料、負極材料、隔膜、電解液和集流體等。其中，正極材料很大程度決定了電池的性能。已經成功商業化的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等。不過，上述材料還存在不少缺點，尋找性價比更高的正極材料成為研究熱點。1997年，Ohzuku等[Ohzuku T.et al.，Chem.Lett.，1997，68：642.]率先研究了LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂型三元材料的性能。研究表明，這種材料融合了LiCoO₂、LiNiO₂和LiMn₂O₄的特點，具有可逆容量高、成本低、毒性低等優點。鎳鈷錳三元材料可表示為：LiNi_xCo_yMn_zO₂(其中，x+y+z＝1)。根據化學式中鎳、鈷、錳元素摩爾比的不同，可將三元材料分為不同類型。如，鎳、鈷、錳的摩爾比(x∶y∶z)為3∶3∶3的三元材料，簡稱333型；鎳、鈷、錳的摩爾比為5∶2∶3的三元材料稱為523型；鎳、鈷、錳的摩爾比為8∶1∶1的三元材料稱為811型，還有類似的其它類型等。333型、523型、622型和811型三元材料均具有α-NaFeO₂型層狀結構。在三元材料中，鎳、鈷、錳元素的化合價分別是+2價、+3價和+4價。Ni為主要活性元素。從理論上來看，鎳的相對含量越高，三元材料的放電容量越高。

Koymaya等[Koymaya Y.，et al.，J.Power Sources，2003，119(2)：644-648.]研究認為，Li_1-xNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的充電過程以LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂為例是：隨Li離子的脫出，有不同的電子對發生反應。當0＜x＜1/3時，發生Ni²⁺/Ni³⁺的轉變；當1/3＜x＜2/3時，發生Ni³⁺/Ni⁴⁺的轉變；當2/3＜x＜1時，發生Co³⁺/Co⁴⁺的轉變。