[發明專利]一種富鋰錳基正極材料的微波燒成方法

在審

• 申請號: 201810196450.0
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108483515A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 馬巖華;趙春陽;錢飛鵬;李佳軍
• 申請（專利權）人: 無錫晶石新型能源股份有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 郭偉紅

本發明提供一種富鋰錳基正極材料的微波燒成方法，其包括以下步驟：S1、將鋰、鎳的氧化物或碳酸鹽，與按比例稱取的電解二氧化錳，再添加鋯的氧化物，加少量水進行球磨，并在該漿料體系中加入適量分散劑，使之達到較好的分散效果，且較高的固含量；S2、將球磨混合好后的漿料直接裝入待燒匣缽中，在微波控制加熱爐中加熱；反應30～60分鐘后，停止微波加熱，并迅速降溫，使待燒成材料形成固熔體。本發明提供了采用氧化物直接合成富鋰錳基正極材料的方法，更環保，更經濟；采用微波燒成技術，并且添加了對微波敏感物質，使微波加熱效率提高，整體能源消耗大幅下降；材料保證高容量同時，其低溫性能有所改善。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及的是一種富鋰錳基正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池因具有高能量、高容量、體積小、重量輕、對環境友好等優點，自商品化以來，已經在移動電話，筆記本電腦，數碼相機等便攜式電子產品上得到了廣泛應用，并正朝向電動汽車，航空航天及軍用通訊設備等領域取代傳統能源供給，越來越廣泛的需求對鋰離子電池的溫度特性有了更高的要求。在我國北方，電動汽車在冬季通常會遭遇-10℃以下的低溫，許多軍用設備也要求電源能在-20℃以下工作。而在低溫環境，尤其是-20℃以下，鋰離子電池的性能要遠低于其常溫性能。因此，改善鋰離子電池的低溫特性成為了推動鋰離子電池應用和發展的一個重要方向。

富鋰錳基正極材料Li[Li_(1-2x)/3Ni_xMn_(2-x)/3]O₂是Li₂MnO₃與LiNi_0.5Mn_0.5O₂所形成的固溶體，YoungSH的文章報道Li[Ni_0.20Li_0.20Mn_0.60]O₂在2.0-4.8V，20mA/g充放電下，材料的首次放電比容量達到288mAh/g，高壓下呈現出很高的放電比容量，目前已經在江特鋰電池材料有限公司實現商品化，該材料還具有循環性能好，是一種很有發展前景的鋰離子電池正極材料。

但是富鋰錳基正極材料Li[Li_(1-2x)/3Ni_xMn_(2-x)/3]O₂存在電導率較低，低溫性能較差等缺陷，這制約著其在電動汽車及航空航天等領域的應用，因此迫切需要對其進行低溫性能改善，進一步推動其應用領域。并且采用化學共沉淀方法先生產前驅物的方法，雖然制備物純度高，活性好，但易于造成水污染，成本過高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種富鋰錳基正極材料的微波燒成方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

本發明提供一種富鋰錳基正極材料的微波燒成方法，其包括以下步驟：

S1、將鋰、鎳的氧化物或碳酸鹽，與按比例稱取的電解二氧化錳，再添加鋯的氧化物，加少量水進行球磨，并在該漿料體系中加入適量分散劑，使之達到較好的分散效果，且較高的固含量；

S2、將球磨混合好后的漿料直接裝入待燒匣缽中，在微波控制加熱爐中加熱；反應30～60分鐘后，停止微波加熱，并迅速降溫，使待燒成材料形成固熔體。

進一步地，步驟S1中鋰的氧化物或碳酸鹽是氧化鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰中的一種或幾種；鎳的氧化物或碳酸鹽是氧化鎳、碳酸鎳、硝酸鎳中的一種或幾種；鋯的氧化物是氧化鋯、氫氧化鋯中的一種或兩種。

進一步地，步驟S1中，按Li：Ni：Mn：Zr摩爾比為1.5：0.3：0.7：0.01；

進一步地，步驟S1中，加水量為使體系固含量控制在85％-95％之間。