[發(fā)明專(zhuān)利]一種鎳鈷錳氧化物負(fù)極材料的超聲霧化制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810496807.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108695501A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶劍銘;陳雨晗;沈志良;林應(yīng)斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/50;H01M4/52;H01M10/0525
• 代理公司: 福州君誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明涉及一種鎳鈷錳氧化物負(fù)極材料的超聲霧化制備方法。該方法先將可溶性的鎳、鈷、錳的化合物按照摩爾比溶于去離子水，在室溫下攪拌8~20小時(shí)后得到用于霧化的前驅(qū)體溶液，然后利用超聲霧化儀霧化得到混合溶液霧化成霧滴，利用抽真空系統(tǒng)將霧滴載入高溫爐，使霧滴迅速干燥變成前驅(qū)體粉末。最后將前驅(qū)體粉末在空氣、氧氣或惰性氣體的氛圍中煅燒，得到話梅狀鎳鈷錳復(fù)合金屬氧化物負(fù)極材料粉末。本發(fā)明有效控制了鎳鈷錳復(fù)合金屬氧化物負(fù)極材料的化學(xué)成分、相成分和粒徑，并利用聚合物來(lái)調(diào)節(jié)球形的褶皺程度，制備的話梅狀鎳鈷錳復(fù)合金屬氧化物負(fù)極材料粒度分布均勻，產(chǎn)率高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種話梅狀鋰離子電池負(fù)極材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳鈷錳氧化物負(fù)極材料的超聲霧化制備方法。

技術(shù)背景

伴隨能源技術(shù)的進(jìn)步迅速崛起，在便攜式電子設(shè)備、可再生能源系統(tǒng)和電動(dòng)汽車(chē)等各個(gè)領(lǐng)域，滿足日益增長(zhǎng)的能源需求愈來(lái)愈加迫切。鋰離子電池因其具有工作電壓高、能量密度大和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、新能源汽車(chē)、航空航天和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。負(fù)極材料是鋰離子電池的重要組成部分，目前商業(yè)化的負(fù)極材料——石墨的比容量已基本達(dá)到其理論極限容量，很大程度上限制了鋰離子電池能量密度的進(jìn)一步提高。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)新型高容量且低成本的鋰離子電池負(fù)極材料逐漸成為研究熱點(diǎn)。

過(guò)渡金屬氧化物因具有較高的理論比容量、較好的安全性能、儲(chǔ)量豐富和對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在新型負(fù)極材料領(lǐng)域嶄露頭角。利用不同金屬離子間相互影響及協(xié)同效應(yīng)提升比容量和離子電導(dǎo)能力的二元過(guò)渡金屬氧化物是近年來(lái)研究較多的負(fù)極材料。然而，二元過(guò)渡金屬氧化物仍然存在首次不可逆容量大、體積膨脹嚴(yán)重和容量衰減較快等不足之處。引入其他金屬元素合成三元、四元或者更高元過(guò)渡金屬氧化物有望于成為未來(lái)高比容量且循環(huán)性能穩(wěn)定的鋰離子電池負(fù)極材料的候選材料。鎳鈷錳三元過(guò)渡金屬氧化物作為鋰離子電池負(fù)極材料迄今鮮有報(bào)導(dǎo)。目前，合成鎳鈷錳復(fù)合金屬氧化物的方法主要是共沉淀法和溶膠-凝膠法。共沉淀法通過(guò)控制結(jié)晶，能夠得到針形或塊形一次顆粒團(tuán)聚成的球形二次顆粒，其顆粒表面光滑、粒徑分布均一、振實(shí)密度高，而且原料在晶格中分布均勻，材料雜相較少。但該方法制備工藝復(fù)雜，易于造成水污染且成本過(guò)高，不利于工業(yè)化大規(guī)模的生產(chǎn)。溶膠-凝膠法是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相將這些原料均勻混合并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化，膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠。溶膠–凝膠法制備的材料顆粒尺寸細(xì)小，與電解液接觸的界面大，有利于大量鋰離子的嵌入與脫出，但制備過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)且操作復(fù)雜，因此限制了該法的擴(kuò)大化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決鎳鈷錳氧化物負(fù)極材料存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鎳鈷錳氧化物（Ni_xCo_yMn_zO₄）負(fù)極材料的制備方法。本發(fā)明所制備的話梅狀鋰離子電池負(fù)極材料粒徑分布窄、產(chǎn)率高且電化學(xué)性能優(yōu)良。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案是：

1.分別將可溶性Ni化合物、Co化合物、Mn化合物按x：y：z 摩爾比溶于去離子水，充分?jǐn)嚢璧玫匠吻宓幕旌先芤海渲?Italic>x+y+z=3且0<x，0<y，0<z。

2.在混合溶液中加入聚合物并在室溫下攪拌8~20小時(shí)后得到用于霧化的前驅(qū)體溶液。

本發(fā)明所述的可溶性Ni化合物為醋酸鎳、硝酸鎳和硫酸鎳中的一種;

本發(fā)明所述的可溶性Co化合物為醋酸鈷、硝酸鈷和硫酸鈷中的一種;

本發(fā)明所述的可溶性Mn化合物為醋酸錳、硝酸錳和硫酸錳中的一種;