[發明專利]一種銅摻雜三元正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910702958.8
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110391410A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 陳永;陸楊;杜寶東
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳歡

本發明提供一種銅摻雜三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：按照元素摩爾比Ni:Co:Mn:Cu＝x:y:z:1?x?y?z，取可溶性鎳鹽、鈷鹽、錳鹽和銅鹽配制成溶液A，其中1/3≦x≦0.9，0≦y≦1/3，0≦z≦1/3，0≦1?x?y?z≦0.1；取絡合劑配制成溶液B；取沉淀劑配制成溶液C；向反應釜中加入絡合劑水溶液作為底液；將上述溶液加入反應釜中，控制pH為10～11.6，反應溫度為50～55℃，攪拌，在惰性氣體的保護下，共沉淀反應，結束后，將產物進行過濾，洗滌至中性后烘干，得前驅體M；取前驅體M和鋰鹽混合，進行通氧燒結，預燒溫度為520～550℃，預燒時間3～4.5h，燒結溫度為820～849℃，燒結時間10～14h，升溫速率為4～6℃/min，制得銅摻雜三元正極材料，適合工業化大規模生產，產物電化學性能穩定。

技術領域

本發明涉及電極材料技術領域，特別涉及一種銅摻雜三元正極材料的制備方法。

背景技術

現合成銅摻雜三元正極材料(Li_nNi_xCo_yMn_zCu_1-x-y-zO₂，其中1≦n≦1.2，1/3≦x≦0.9,0≦y≦1/3,0≦z≦1/3,0≦1-x-y-z≦0.1)的方法主要有溶膠-凝膠法和固相燒結法。

溶膠凝膠法合成銅摻雜三元正極材料的流程：按產物所需摩爾比例稱取定量的Mn(CH₃COO)₂·4H2O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O、Ni(CH₃COO)₂·4H2O、Li(CH₃COO)·2H2O、Cu(CO₂CH₃)2·H₂O，溶解于去離子水50mL，乙酸鋰5％以上。然后在上述溶液中加入適量的檸檬酸溶液(檸檬酸/過渡金屬摩爾比為1:1)，所得溶液在80℃下加熱，攪拌直至形成水凝膠。然后將水凝膠置于120℃的真空烤箱中12小時。干燥所得凝膠用研缽研磨均勻，在500℃的溫度下放入熔爐中3小時，然后將得到的粉末再次研磨，在850℃下再煅燒12h，得到最終產物Li_nNi_xCo_yMn_zCu_1-x-y-zO₂。

固相燒結法則較為簡單，只需按產物摩爾比稱取定量的鎳鹽、錳鹽、鈷鹽、銅鹽和鋰鹽，用研缽將其混磨均勻，進行高溫燒結。一般使用馬弗爐進行燒結反應，過程分成兩部分：500℃預燒結5h和900℃燒結16h。燒結產物經過水洗后干燥，即可得最終所需產物。

現有技術主要為實驗研究采用的溶膠-凝膠法和固相燒結法。其中，溶膠-凝膠法的合成周期比較長，合成工藝相對復雜，成本高，工業化生成的難度比較大。不適合工業化大規模生產。固相燒結法主要采用機械手段進行原料的混合及細化，易導致原料微觀分布不均勻，使擴散過程難以順利地進行，同時，在機械細化過程中容易引人雜質，且煅燒溫度高，煅燒時間長，能耗大，鋰損失嚴重，難以控制化學計量比，易形成雜相，產品在組成、結構、粒度分布等方面存在較大差異，導致產物電化學性能不穩定。

本發明旨在改善均相三元正極材料在電化學性能上存在的上述問題，提供了一種銅摻雜三元正極材料的制備方法。

發明內容

鑒以此，本發明提出一種銅摻雜三元正極材料的制備方法，合成周期相對較短，合成工藝相對簡單，成本低，適合工業化大規模生產，而且制得銅摻雜三元正極材料電化學性能優異且穩定性好。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種銅摻雜三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：