[發(fā)明專(zhuān)利]一種可用于鋰電池的楊梅狀富鋰正極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010628128.8
• 申請(qǐng)日: 2020-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111785913B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭?xiàng)澚?/a>;謝清水;王來(lái)森;張晨鶯;麻亞挺;鄭鴻飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/04
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/04;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

一種可用于鋰電池的楊梅狀富鋰正極材料的制備方法，涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。提供工藝簡(jiǎn)單、原料成本低和環(huán)境友好，具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和容量與電壓穩(wěn)定性的一種可用于鋰電池的楊梅狀富鋰正極材料的制備方法。包括以下步驟：1)將過(guò)渡金屬鹽中的至少一種溶于去離子水中，配制成混合鹽溶液A；2)將碳酸鹽溶于去離子水中，配制成溶液B；3)在連續(xù)攪拌反應(yīng)釜中加入酒石酸鹽溶液；4)將溶液A和溶液B泵入反應(yīng)釜中反應(yīng)；5)反應(yīng)結(jié)束后收集產(chǎn)物，過(guò)濾、洗滌、真空干燥后制得碳酸鹽前驅(qū)體；6)將干燥后的碳酸鹽前驅(qū)體置于馬弗爐中煅燒，制得到氧化物前驅(qū)體；7)將氧化物前驅(qū)體與鋰鹽混合，熱處理后制備出楊梅狀富鋰正極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種楊梅狀富鋰正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其具有安全性好、電壓高、壽命長(zhǎng)、污染小等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代問(wèn)世以來(lái)迅速發(fā)展，目前已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但日益增長(zhǎng)的儲(chǔ)能需求對(duì)鋰離子電池提出了更高的要求，研發(fā)高能量密度和低成本的鋰離子電池迫在眉睫(Zhang等，AdvancedMaterials，30(29)，1801751)。層狀鈷酸鋰、尖晶石錳酸鋰和橄欖石磷酸鐵鋰等正極材料已被廣泛研究，它們的實(shí)際放電比容量已經(jīng)逐步接近其各自的理論極限值，仍然不能滿(mǎn)足人們?cè)谀芰棵芏确矫娴男枨蟆Ｒ虼耍_(kāi)發(fā)高容量的新型正極材料是進(jìn)一步提升鋰離子電池能量密度的關(guān)鍵。

富鋰錳基正極材料具有比容量高(250mAh/g)、成本低和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是目前化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，循環(huán)過(guò)程中富鋰正極材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導(dǎo)致的容量與電壓的快速衰減限制了其商業(yè)化應(yīng)用(zheng等，Advanced Energy Materials，2017，7(6)，1601284)。近年來(lái)，為改善富鋰正極材料的電化學(xué)性能，研究人員采用如表面包覆、摻雜、微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控等策略，取得了較大的研究進(jìn)展。但是富鋰正極材料制備工藝繁瑣、成本較高、批量生產(chǎn)較難等問(wèn)題仍亟待進(jìn)一步深入研究和解決。

因此，開(kāi)發(fā)能夠提高富鋰正極材料循環(huán)與電壓穩(wěn)定性并降低其生產(chǎn)成本的工業(yè)化制備方法是一個(gè)非常重要的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供工藝簡(jiǎn)單、原料成本低和環(huán)境友好，具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和容量與電壓穩(wěn)定性的一種可用于鋰電池的楊梅狀富鋰正極材料的制備方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)將過(guò)渡金屬鹽中的至少一種溶于去離子水中，配制成混合鹽溶液A；

2)將碳酸鹽溶于去離子水中，配制成溶液B；

3)在連續(xù)攪拌反應(yīng)釜中加入酒石酸鹽溶液；

4)將溶液A和溶液B泵入反應(yīng)釜中反應(yīng)；

5)反應(yīng)結(jié)束后收集產(chǎn)物，過(guò)濾、洗滌、真空干燥后制得碳酸鹽前驅(qū)體；

6)將干燥后的碳酸鹽前驅(qū)體置于馬弗爐中煅燒，制得到氧化物前驅(qū)體；

7)將氧化物前驅(qū)體與鋰鹽混合，熱處理后制備出楊梅狀富鋰正極材料。

在步驟1)中，所述過(guò)渡金屬鹽可選用錳鹽、鎳鹽、鈷鹽或其他過(guò)渡金屬鹽；所述錳鹽可選自乙酸錳、硝酸錳、硫酸錳、氯化錳等中的至少一種；所述鎳鹽可選自乙酸鎳、硝酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳等中的至少一種；所述鈷鹽可選自乙酸鈷、硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷等中的至少一種；所述錳鹽、鎳鹽和鈷鹽按摩爾比的配比可為(2～4)︰(0～1)︰(0～1)；所述混合鹽溶液A的摩爾濃度為0.1～4mol/L。

在步驟2)中，所述碳酸鹽可選用碳酸鉀、碳酸鈉等碳酸鹽；碳酸鹽的物質(zhì)的量是過(guò)渡金屬鹽的1～1.5倍，溶液B的摩爾濃度為0.1～6mol/L。

在步驟3)中，所述酒石酸鹽溶液的摩爾濃度為0.01～0.1mol/L。