[發明專利]溶劑熱法制備高性能富鋰正極材料的方法

在審

• 申請號: 201810164041.2
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108376778A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 王興堯;李文汭
• 申請（專利權）人: 天津丹興科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了一種溶劑熱法制備高性能富鋰正極材料的方法，包括如下步驟：(1)以無水乙醇作溶劑，將二水合乙酸鋰、四水合乙酸鎳、四水合乙酸鈷和四水合乙酸錳溶解，加入二水合草酸，超聲、攪拌至完全溶解，轉移至反應釜中，在180?220℃下加熱18?28h；(2)將步驟(1)獲得的產物用無水乙醇洗滌、抽濾，烘干；(3)將步驟(2)中獲得的固體升溫至400?500℃煅燒5?7h，再升溫至800?1000℃煅燒10?14h，得到高性能富鋰正極材料。本發明的方法在整個過程中沒有污染物產生，操作簡單；得到的產品，放電比容量高，電化學性能好，材料粒度小且顆粒均勻。

技術領域

本發明涉及到一種溶劑熱法制備高性能富鋰正極材料的方法。

背景技術

如今對于儲能需求的不斷提升，高能量密度的鋰離子電池的研發起到了關鍵性作用。它具有高儲能能力、良好的循環穩定性和環保性，是電動汽車和混合動力汽車的最主要的儲能設備之一。然而目前的鋰離子正極材料不能滿足高能量密度的需求，因此，尋找制備方法簡單且能夠滿足高能量密度需求的正極材料已成為一個十分重要的課題。在眾多鋰離子電池正極材料中，層狀鋰錳基氧化物，富鋰正極材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMn_1/3Ni_1/3Co_1/3O₂(x＝0.5)由于成本低，循環性能好，熱穩定性好等優點，是一種很有吸引力的正極材料，當充電到高電位時，其理論放電比容量為250mAh/g，其容量幾乎是常規LiCoO₂電極的容量的兩倍。

富鋰正極材料的制備方法眾多，如共沉淀法、溶膠凝膠法、球磨法、聚合物熱解法等。在眾多制備方法中，以共沉淀法為例，需要在CSTR(連續攪拌反應釜)中，配合蠕動泵的使用同時控制加入沉淀劑和螯合劑的量，同時對pH值、溫度和攪拌速度進行嚴格控制，以避免錳的氧化物的生成，得到均勻的球形顆粒產物。不僅是共沉淀法，其他方法均對設備具有一定的要求，再如聚合物熱解法，需要在惰性氣氛內制備，且反應放出大量熱，會造成安全隱患，大量投入生產時會使成本大大提升。因此需要一種簡單可行的制備富鋰正極材料的方法，以實現對于高能量密度，高性能正極材料的制備。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種簡易、可實行的溶劑熱法制備高性能富鋰正極材料的方法。

本發明的技術方案概述如下：

一種溶劑熱法制備高性能富鋰正極材料的方法，包括如下步驟：

(1)按比例，以50ml無水乙醇作溶劑，將3-8g二水合乙酸鋰、1-2g四水合乙酸鎳、1-2g四水合乙酸鈷和4-8g四水合乙酸錳溶解，加入3-7g二水合草酸，超聲、攪拌至完全溶解，轉移至反應釜中，在180-220℃下加熱18-28h；

(2)將步驟(1)獲得的產物用無水乙醇洗滌、抽濾，固體于80-100℃烘干；

(3)將步驟(2)中獲得的固體升溫至400-500℃煅燒5-7h，再升溫至800-1000℃煅燒10-14h，得到高性能富鋰正極材料。

步驟(1)優選為：按比例，以50ml無水乙醇作溶劑，將5g二水合乙酸鋰、1.5g四水合乙酸鎳、1.5g四水合乙酸鈷和6g四水合乙酸錳溶解，加入5g二水合草酸，超聲、攪拌至完全溶解，轉移至反應釜中，在200℃下加熱24h。

步驟(2)優選為：將步驟(1)獲得的產物用無水乙醇洗滌、抽濾，固體于90℃烘干。

步驟(3)優選為：將步驟(2)中獲得的固體升溫至450℃煅燒6h，再升溫至900℃煅燒12h，得到高性能富鋰正極材料。

本發明的方法在整個過程中沒有污染物產生，步驟操作簡單，投資成本低、效率高、投入生產應用性高；本發明方法制備得到的富鋰正極材料，放電比容量高，電化學性能好，材料粒度小，顆粒均勻，在電化學領域應用前景好。