[發明專利]一種溶劑熱法制備三元正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711050152.2
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107959022A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 廖世軍;卲奕嘉;葉躍坤;劉利娜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種溶劑熱法制備三元正極材料，其特征在于，所述正極材料為層狀結構，化學式為：Li_nNi_xCo_yMn_zO₂，其中1.03≦n≦1.2, 0.33≦x≦0.98, 0.01≦y≦0.33，0.01≦z≦0.33，x+y+z=1。

2.權利要求1所述溶劑熱法制備三元正極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽加入到溶劑中，所述溶劑為純水、有機溶劑去或離子水與有機溶劑混合溶液，攪拌溶解，標記為溶液A；將表面活性劑和水解助劑溶于溶劑中，所述溶劑為純水、或有機溶劑或去離子水與有機溶劑混合溶液，攪拌溶解，標記為溶液B；

（2）將溶液A與溶液B混合，攪拌0.5h-20h，標記為溶液C，；隨后將溶液C轉移至具有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中，由室溫升至90℃~200℃保溫6h~48h；

（3）待反應釜冷卻至室溫后，將產物過濾、洗滌后，置于干燥箱中80-120℃干燥10-24h，隨后在200-600℃下預焙燒制后得到鎳鈷錳三元氧化物前驅體；

（4）將鎳鈷錳三元氧化物前驅體與鋰化合物按照物質的量比例為1:1.03~1.2，充分混合研磨后，在空氣氛圍中焙燒，冷卻到室溫后即制得粒子尺寸和形貌可控制的三元正極材料Li_nNi_xCo_yMn_zO₂。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟（1）所述鎳鹽為硫酸鎳、甲酸鎳、乙酸鎳、氯化鎳和硝酸鎳中的一種以上；所述鈷鹽為硫酸鈷、甲酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷和硝酸鈷中的一種以上；所述錳鹽為硫酸錳、甲酸錳、乙酸錳、氯化錳和硝酸錳中的一種以上；所述有機溶劑為甲醇、乙醇，異丙醇、聚乙二醇、乙二醇、丙三醇、丙二醇、苯甲醇、苯乙醇、二甲基甲酰胺、乙腈、二甲基亞砜、油酸和油胺中的一種以上；所述表面活性劑為十六烷基苯磺酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、羥乙基纖維素、聚乙烯醇、油酸鈉、司盤和吐溫中的一種以上；所述水解助劑為碳酸銨、碳酸氫銨、草酸、碳酸鈉、碳酸鉀、尿素、甲酸銨、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈉、乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸鋰、烏洛托品和氟化銨中的一種以上。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟（2）混合溶液C中過渡金屬離子總溶度為0.002~0.2mol/L；所述金屬離子為Ni²⁺、Co²⁺和Mn²⁺；表面活性添加量為1g/L~20g/L；水解助劑添加量為金屬離子總物質的量的0.5倍~20倍；去離子水占混合溶液C體積的0~100%。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟（3）中，所述焙燒升溫速率為0.5~5℃/min，焙燒溫度為200~600℃，焙燒時間為4~10h。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟（4）所述鋰化合物為碳酸鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰的一種。

7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟（4）中，所述焙燒升溫速率為0.5~5℃/min，焙燒溫度為700~900℃，焙燒時間為8~18小時。