[發明專利]一種BiOF包覆的鎳錳酸鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711251114.3
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107845803A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 李曉鳳;陶亞萍;韓禮剛;趙阿珂;杜軍毅
• 申請（專利權）人: 洛陽師范學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司11019
• 代理人: 壽寧,張華輝

技術領域

本發明涉及廢氣處理技術領域，具體涉及一種BiOF包覆的鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的制備方法。

背景技術

隨著電動汽車的發展,對于電極材料的要求越來越高,尤其是正極材料,鎳錳酸鋰正極材料具有較高的電壓平臺,因此作為動力電池材料具有廣泛的應用前景。目前，鎳錳酸鋰材料在使用中存在電化學循環性能比較差的問題。為解決這一問題，目前的研究主要集中在金屬離子摻入替代部分錳離子，不同元素摻雜后鎳錳酸鋰材料的電壓會發發生變化。

鎳錳酸鋰的摻雜包括金屬離子摻雜和非金屬離子摻雜，金屬離子的摻雜主要是采用與O^-2鍵合能力較強的離子取代部分Ni²⁺,某些金屬離子的摻入可以提高電池的工作電壓，而摻入非金屬離子主要是采用電負性大的離子取代部分O^-2。

Mohamed Aklalouch等采用燃燒法合成了LiCr_0.2Ni_0.4Mn_1.4O₄正極材料粉末，將蔗糖與反應原料混合后燃燒得到初步產物，初步產物在不同溫度下進行結晶化處理，制備顆粒尺寸大小不同的粉末材料。研究者重點研究了不同顆粒尺寸的材料在25，55℃下的電化學性能，研究表明，合成溫度較低、顆粒尺寸小的粉末表現出較高的容量，但是顆粒尺寸小的粉末表現出較差的循環穩定性，750℃條件下處理的材料在55℃下循環不到40次比容量降到80mAh/g以下

發明內容

本發明旨在提供一種BiOF包覆的鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的制備方法，以氧化鎳、碳酸錳和碳酸鋰為原料，并加入碳單質，制得純相鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料，并對該正極材料進行BiOF包覆，所得BiOF包覆的鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料在循環100次后比容量保持率為88.9％，極大提高了鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的循環穩定性能。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種BiOF包覆的鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取0.37g氧化鎳、1.75g碳酸錳和0.82g碳酸鋰，將三者放入球磨機中，然后加入0.67g石墨粉，將上述四種物料攪拌均勻，得到混合料一，再向混合料一中加入氧化鋯球，然后以轉速為300r/min球磨5h，得到均勻的混合料二；

(2)將球磨后的混合料二放入烘箱進行燒結，燒結后自然冷卻至室溫，得到鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料；

(3)將Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于去離子水中，加入質量分數為15％的檸檬酸溶液和氟化銨晶體,用氨水調節pH為8-9；

(4)將步驟(3)所得溶液與步驟(2)所得鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料混合均勻，放入烘箱中于90℃烘干，然后進行燒結，先升溫至300℃保溫1.5h，再升溫至500℃下燒結3h，得到BiOF包覆的鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料粉末。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

前述的一種BiOF包覆的鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的制備方法，其中，步驟(1)氧化鋯球與混合料一的質量比為12:1。

前述的一種BiOF包覆的鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的制備方法，其中，步驟(2)燒結的具體過程為：先升溫至500℃保溫1h,然后升溫至900℃燒結3h。