[發明專利]一種鋰離子電池正極材料氧化錳鎳鈷鋰的制備方法

在審

• 申請號: 201810519423.2
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108847485A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 韋建良;孫姣麗;莊文杰;俞巧章
• 申請（專利權）人: 常州博杰新能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種鋰離子電池正極材料氧化錳鎳鈷鋰的制備方法，該方法將硝酸鎳、硝酸錳和硝酸鈷溶解在氫氧化錳的溶液中加入750毫升去離子水中反應，形成良好的前體，前體在堿性條件下被加入到鋰鹽溶液中，以形成前驅體，前驅體和鋰鹽混合球磨、粉碎、燒制，得到氧化錳鎳鈷鋰，其優點是：通過將鋰化合物和氧化錳鎳鈷鋰在溶劑中充分混合，可以提高鋰元素分布的均勻性，制備的材料滿足化學計量，從而大大提高了材料的循環穩定，在600℃～1000℃的溫度下氧化氣氛焙燒6～30h，分解得到復合氫氧化錳溶液，與電解液的相容性好，循環性能優異，冷卻，粉碎后，分級，過目篩，混批得到氧化錳鎳鈷鋰，可在小型通訊和小型動力領域地應用。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法,尤其是涉及一種鋰離子電池正極材料氧化錳鎳鈷鋰的制備方法。

背景技術

目前研究較多的鋰離子電池的正極材料包括層狀結構的過渡金屬氧化物LiCoO2、LiNiO2，尖晶石結構的LiMn2O4和橄欖石結構的LiFePO4，四種材料各有利弊，例如LiCoO2綜合性能優良，是目前唯一大規模商品化的下極材料，但價格昂貴、容量較低、毒性較大，存在一定的安全性問題，LiNiO2成本較低、容量較高，但制備困難，材料性能的一致性和重現性差，存在較為嚴重的安全性問題，尖晶石結構的LiMn2O4成本較低、安全性好，但循環性能尤其是高溫循環性能差，并且在電解液中有一定的溶解性，因而儲存性能差，近年來，人們發現以鎳、錳取代鈷是提高材料綜合性能、降低材料成本的有效途徑之一，例如，新型正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2集中了LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4的大部分優點：成本低、電壓平臺高、可逆容量大(160-190mAh/g)、結構穩定、循環性能好、制備條件溫和，關于LiNixMnyCo1-x-yO2的制備和性能方面的文獻報道較多，制備方法多采用高溫固相法與共沉淀法，例如中國專利CN1595680A公開了鋰離子蓄電池正極材料地制備方法，該方法包括將鎳、錳及鈷、鈦、鋁中至少一種元素的共沉淀氫氧化物或碳酸化合物或其氧化物與氫氧化鋰或碳酸鋰進行混合后進行松裝堆積，然后在壓力機上壓制造粒，經壓制之后的原料再進行高溫固相焙燒，冷卻后粉碎即得正極材料。

目前研究表明有多種方法案例對比，其中有的制造成本制備條件不符合實際企業要求，其價格昂貴等優點，并且制得的正極材料結構穩定性占比例較小，使得正極材料振實密度低，電池體積比容量低，從而降低了材料的循環穩定性。

發明內容

針對現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種鋰離子電池正極材料氧化錳鎳鈷鋰的制備方法，目的是通過將鋰化合物和氧化錳鎳鈷鋰在溶劑中充分混合，可以提高鋰元素分布的均勻性，制備的材料滿足化學計量，從而大大提高了材料的循環穩定。

本發明的技術方案概述如下：

一種鋰離子電池正極材料氧化錳鎳鈷鋰的制備方法，該方法將硝酸鎳、硝酸錳和硝酸鈷溶解在氫氧化鋰的溶液中加入750毫升去離子水中反應，形成良好的前體，前體在堿性條件下被加入到鋰鹽溶液中，以形成前驅體，前驅體和鋰鹽混合球磨、粉碎、燒制，得到氧化錳鎳鈷鋰；具體步驟如下：

步驟一、去離子反應：制備Ni2/5Mn2/5Co1/5(OH)2(即x＝y＝2/5)，采用硝酸鎳(Ni(NO3)2)、硝酸錳(Mn(NO3)2)和硫酸鈷(CoSO4)為原料，其硝酸鎳、硝酸錳和硫酸鈷原料的摩爾比應該為2∶2∶1；配制錳濃度比例在1.5-3g/l的氫氧化錳溶液，將硝酸鎳、硝酸錳和硝酸鈷溶解在氫氧化鋰的溶液中加入750毫升去離子水中反應，形成良好的前體漿料；

步驟二、前驅體的制備：將前驅體漿料過濾、洗滌、烘干加入鋰源溶液、加入反映體系中，維持氨與金屬離子的摩爾比，并通過調節NaOH加入量保持PH值恒定后，得到前驅體；