[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用預(yù)激活富鋰錳基正極材料的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711085601.7 | 申請日： | 2017-11-07 |
| 公開（公告）號： | CN107887600B | 公開（公告）日： | 2020-05-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王振波;王敏君;玉富達(dá);隋旭磊;趙磊 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/505 | 分類號： | H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M10/052 |
| 代理公司： | 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206 | 代理人： | 高媛 |
| 地址： | 150000 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鋰離子電池 激活 富鋰錳基 正極 材料 制備 方法 | ||
一種鋰離子電池用預(yù)激活富鋰錳基正極材料的制備方法，屬于材料合成技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先制備出富鋰材料的前軀體，加上鋰鹽混合后燒結(jié)得到富鋰錳基正極材料。再將正極材料加入溶劑攪拌，分散均勻后，進(jìn)行微波或加熱處理，得到鋰離子電池用預(yù)激活富鋰錳基正極材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：由于微波或較高溫的溶液攪拌處理能誘使富鋰材料表面脫出鋰離子，實(shí)現(xiàn)材料的預(yù)激活，可以有效提高富鋰材料的放電容量、首次庫倫效率、倍率和循環(huán)穩(wěn)定等。同時可以減少循環(huán)中的氧氣釋放，增加安全性和循環(huán)穩(wěn)定性；本發(fā)明制備方法工藝簡單可行，制備周期短，成本低廉，能大幅度提升富鋰錳基材料的綜合性能，有望商業(yè)化應(yīng)用。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池用預(yù)激活富鋰錳基正極材料的制備方法。
背景技術(shù)
隨著社會發(fā)展，能源和環(huán)境已經(jīng)成為日益嚴(yán)峻的問題。尋求環(huán)保無污染的能源及儲能設(shè)備迫在眉睫。鋰電池因?yàn)槟芰棵芏却螅h(huán)保無污染而受到青睞，已成為了電子設(shè)備的理想電源。不過隨著電動汽車和儲能電站等的發(fā)展，對于電池的性能提出了更高的要求，尤其是能量密度的要求。目前鋰電池能量密度的提高關(guān)鍵在于正極材料的發(fā)展。傳統(tǒng)的一些正極材料，像鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等的能量密度已經(jīng)顯得有點(diǎn)力不從心。而富鋰材料由于具有較高的比容量（大于250mAh/g）和寬的工作電壓窗口（2～4.8V），被認(rèn)為是最有可能成為下一代高性能鋰離子電池的正極材料。但是目前富鋰材料因?yàn)槭状螏靷愋实停h(huán)穩(wěn)定性差等原因而限制了其商業(yè)化的道路。對于富鋰材料性能的提高，目前使用比較多的方法有優(yōu)化元素配比、摻雜、包覆、預(yù)激活等。其中預(yù)激活因?yàn)榉椒ê唵危杀镜投艿奖姸嘌芯俊２贿^以往的研究一般通過在酸、過硫酸鈉等溶劑中攪拌來實(shí)現(xiàn)，容易對材料結(jié)構(gòu)造成影響，惡化材料循環(huán)穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有預(yù)激活富鋰錳基材料制備方法易破壞材料結(jié)構(gòu)、惡化材料穩(wěn)定性的問題，提供一種鋰離子電池用預(yù)激活富鋰錳基正極材料的制備方法，該方法能在實(shí)現(xiàn)富鋰材料預(yù)激活的同時，不破壞材料的結(jié)構(gòu)，不但沒有惡化材料的循環(huán)穩(wěn)定性，反而有了明顯的提升，同時提高了材料的容量和首次庫倫效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
一種鋰離子電池用預(yù)激活富鋰錳基正極材料的制備方法，所述方法具體步驟如下：
步驟一：使用共沉淀的方法制備得到鎳鈷錳前軀體，然后與鋰鹽進(jìn)行均勻的混合、高溫煅燒，得到富鋰錳基正極材料，其中，鋰鹽和鎳鈷錳前軀體的摩爾比為1.03～1.17:1，高溫煅燒具體為：以5℃/min的升溫速率，自室溫升至300～500℃，恒溫3～6h，再以5℃/min的升溫速率升到650～950℃，恒溫8～15h，然后自然冷卻到室溫；
步驟二：將步驟一制備好的富鋰錳基正極材料加入溶劑中，使用磁力攪拌器攪拌5-30 min，使富鋰錳基正極材料在溶劑中分散均勻，得到黑色懸濁液，其中，富鋰錳基正極材料在溶劑中的濃度1～20g/100mL；
步驟三：將步驟二得到的黑色懸濁液置于微波中處理，微波1～15min后，將微波得到的產(chǎn)物過濾，用蒸餾水洗滌3~10次，烘干，得到預(yù)激活的鋰離子電池用富鋰錳基正極材料。
一種鋰離子電池用預(yù)激活富鋰錳基正極材料的制備方法，所述方法具體步驟如下：
步驟一：使用共沉淀的方法制備得到鎳鈷錳前軀體，然后與鋰鹽進(jìn)行均勻的混合、高溫煅燒，得到富鋰錳基正極材料，其中，鋰鹽和鎳鈷錳前軀體的摩爾比為1.03～1.17:1，高溫煅燒具體為：以5℃/min的升溫速率，自室溫升至300～500℃，恒溫3～6 h，再以5℃/min的升溫速率升到650～950℃，恒溫8～15 h，然后自然冷卻到室溫；
步驟二：將步驟一制備好的富鋰錳基正極材料加入溶劑中，使用磁力攪拌器攪拌5-30 min，使富鋰錳基正極材料在溶劑中分散均勻，得到黑色懸濁液，其中，富鋰錳基正極材料在溶劑中的濃度1～20g/100mL；
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