[發(fā)明專利]一種可調(diào)控低溫燃燒法制備富鋰正極材料的方法

在審

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• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108832085A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫廣武;王楨
• 申請（專利權(quán)）人: 山東理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
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本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種可調(diào)控低溫燃燒法制備富鋰正極材料2x/3Li₂MnO₃·(1?x)LiMO₂,(0＜x＜1，M=Ni,Co,Mn）的方法。該方法按以下步驟進行：將鎳鈷錳金屬鹽按照化學計量比溶解于溶劑中，加入一定量的還原劑和添加劑，攪拌均勻，滴加適量氨水調(diào)節(jié)PH，得到溶液A。將溶液A加熱蒸發(fā)一定時間后，置于加熱爐中，在300?700度時使其燃燒，得到粉末B，將B收集研磨，置于馬弗爐下高溫700?1100度煅燒5?24h，冷卻后球磨過篩，即得到富鋰正極材料。該制備方法簡單快速，能將各元素在溶液中達到分子水平混合，可制備出超細的納米級材料，且能耗低，通過參數(shù)可對反應(yīng)進行調(diào)控，大大降低了富鋰正極材料的合成成本，其倍率性能和循環(huán)性能也得到明顯提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種可調(diào)控低溫燃燒法制備富鋰正極材料的方法。

背景技術(shù)

隨著世界能源危機和環(huán)保問題日益突出，尋求新能源的背景是國家能源安全方面的重要性日益上升的需要。近年來，市場對碳酸鋰等新能源材料的需求激增，新能源革命將會全面爆發(fā)并且勢頭已經(jīng)顯現(xiàn)。我國目前迫切需要發(fā)展具有高能量密度、高功率、長循環(huán)壽命及高安全性的鋰離子電池。正極材料是鋰離子電池成本占比最高的材料，約占鋰電池電芯成本的1/3。目前使用和研究的正極材料主要是具有層狀、尖晶石、橄欖石等晶體結(jié)構(gòu)的含鋰材料，主要有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂及一些其他系列的正極材料，但是各自存在如安全性差，價格昂貴，能量密度低，循環(huán)性能差等缺點，限制了其發(fā)展。隨國家對鋰離子電池能量密度達到300Wh/Kg的要求，目前商業(yè)化的正極材料均不能滿足需求。而新型富鋰正極材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M=Co、Ni、Mn)理論比容量高達350mAh/g，商業(yè)化有望獲得300Wh/Kg的比能量，但由傳統(tǒng)的共沉淀法制得的材料首次充放電不可逆容量損失達40~100mAh/g，由于受到電解液的侵蝕，材料的循環(huán)性不佳，以及倍率放電性能較差等問題。目前改進方法主要包括離子摻雜和表面包覆，這樣無疑提高了電池生產(chǎn)成本。

燃燒法是一種新的材料制備方法，當反應(yīng)物被點燃后引發(fā)化學反應(yīng)，利用其自身放出的熱量，產(chǎn)生高溫使得反應(yīng)可以自行維持并以燃燒波的形式蔓延通過整個反應(yīng)物，隨著燃燒波的推移，反應(yīng)物迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K產(chǎn)物?？烧{(diào)控低溫燃燒法簡單快速，能將各元素在溶液中達到分子水平混合，可制備出超細的納米級材料，且能耗低，通過參數(shù)可對反應(yīng)進行調(diào)控，大大降低了富鋰正極材料的合成成本，其倍率性能和循環(huán)性能也得到明顯提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)控低溫燃燒法制備富鋰正極材料的方法，該方法可通過參數(shù)對反應(yīng)調(diào)控，避免反應(yīng)過于劇烈，節(jié)省工序和能耗，制得的富鋰正極材料純度高，成本低，倍率性能和循環(huán)性能高。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：