[發(fā)明專利]一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111584842B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許保磊;李薦
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南省正源儲能材料與器件研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
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1.一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：所述的正極材料，其通式為xLi₂MnO₃?(1-x)LiMO₂,M為Ni、Co和Mn三種元素的組合，其制備方法步驟如下：

（1）制備A溶液：將錳鹽、鈷鹽、鎳鹽分別溶于水得到所述A溶液；

（2）制備B溶液：將沉淀劑與絡(luò)合劑溶于水中，得到B溶液；

（3）制備C溶液：將聚乙烯吡咯烷酮溶于水中，得到所述C溶液；

（4）分四階段進行共沉淀反應(yīng)：階段一，將步驟（1）所述A溶液、步驟（2）所述B溶液、步驟（3）所述C溶液逐滴加入反應(yīng)器內(nèi)，進行液-液共沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為20～60℃，反應(yīng)溶液的pH 值為6.0～9.0，攪拌速率為300～3000轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時間為2～40h；階段二，停止C溶液的滴加，其它工藝條件按照階段一；階段三，按照階段一；階段四，按照階段二，最終得到沉淀物A；

（5）對步驟（4）所得沉淀物A用去離子水清洗干凈，過濾，烘干，得到沉淀物B；

（6）將步驟（5）得到的沉淀物B以1~5℃/分的升溫速率升溫至300~600℃，保溫2~10h，得到正極材料氧化物前驅(qū)體；

（7）將步驟（6）得到的氧化物前驅(qū)體與鋰鹽混合均勻，置于煅燒爐中，以空氣氣氛進行燒結(jié)；具體燒結(jié)工藝如下：一、先以1~5℃/分的升溫速率升溫至500℃，保溫2~10h；二、以5℃/分的升溫速率升溫至600℃，保溫1~2h，然后風(fēng)冷加速降溫至500℃；三、以5℃/分的升溫速率升溫至700℃，保溫1~2h，然后風(fēng)冷加速降溫至500℃；四、以5℃/分的升溫速率升溫至800℃，保溫1~2h，然后風(fēng)冷加速降溫至500℃；五、以5℃/分的升溫速率升溫至800~1000℃，保溫10~30h，然后隨爐冷卻，得到晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：在步驟（1）中，所述的錳鹽包括硝酸錳、甲酸錳、乙酸錳、氯化錳和硫酸錳；所述的鎳鹽包括硝酸鎳、甲酸鎳、乙酸鎳、氯化鎳和硫酸鎳；所述的鈷鹽包括硝酸鈷、甲酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷和硫酸鈷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：在步驟（1）所述的A溶液中，金屬陽離子濃度為0.1mol/L～2.0mol/L。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：在步驟（2）中，所述的沉淀劑包括Na₂CO₃、NaHCO₃、K₂CO₃、KHCO₃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：在步驟（2）中，所述的絡(luò)合劑為氨水、碳酸氫銨、碳酸銨中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：在步驟（2）中，所述的B溶液中，沉淀劑的濃度為0.1mol/L～2.0mol/L。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：在步驟（2）中，所述的B溶液中，絡(luò)合劑的濃度為0.01mol/L～1.0mol/L。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：在步驟（3）所述的C溶液中，聚乙烯吡咯烷酮的濃度為0.1~5.0 g/L。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶粒徑向排布的雙層殼球形富鋰層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于：在步驟（7）中，所述的鋰鹽包括碳酸鋰、硝酸鋰、甲酸鋰、乙酸鋰。