[发明专利]一种用于生产锂电池的球状正极材料及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池生产领域，具体涉及一种用于生产锂电池的球状正极材料及其制作方法。

背景技术

现有的球状锂锰(即Ni-Mn)氧化物的合成，是用NaOH或Na₂CO₃共沉的方法，这些方法一般要用NH₄OH或通入CO₂来控制共沉溶液的pH值，反应过程中控制的条件较多，或反应时间长，设备比较复杂，生产成本高，工序复杂，产品也难于广泛地运用在锂电池的生产中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生产锂电池的球状正极材料及其制作方法，使用NaHCO₃作为共沉试剂制备球状Ni-Mn碳酸盐，工艺过程简单，可控性强，该球状中间产物烧成后得到球状Ni-Mn-O氧化物，用球状中间产物或球状Ni-Mn-O氧化物同Li盐混合烧成后可制备高性能球状锂电池用Li-Ni-Mn-O正极材料，球状正极材料有高的堆集密度，从而可提高锂电池正极的充填密度，达到提高锂电池放电容量、组装高性能锂电池的目的。

本发明包括三个内容：一是用NaHCO₃共沉法合成球状Ni-Mn碳酸盐中间产物；二是用这个中间产物合成的球状Li-Ni-Mn-O氧化物正极材料；三是使用球状Li-Ni-Mn-O正极材料组装锂电池。

本发明中用NaHCO₃共沉法合成球状Ni-Mn碳酸盐中间产物是使用NaHCO₃共沉Ni-Mn离子混合溶液，得到球状Ni-Mn碳酸盐。整个共沉过程中只使用NaHCO₃作为共沉试剂，利用NaHCO₃的缓冲作用来稳定沉淀溶液的pH值；另外，通过在初期生成溶解度大的碳酸氢Ni-Mn复盐，达到形成球状Ni-Mn碳酸盐球状颗粒的目的。

制作方法如下：

A、在一定浓度的(Ni，Mn)SO₄混合水溶液中，边搅拌边滴加NaHCO₃；

B、在充分搅拌后，过滤、清洗便可得产物。

得到的产物分散性好，非常易过滤，干燥后不结块不用粉碎，比表面积大，反应活性大，反应过程简单，可控性强。

C、将上述球状Ni-Mn碳酸盐中间产物经烧成后可得到单一相的球状Ni-Mn-O氧化物。

用中间产物合成的球状Li-Ni-Mn-O氧化物正极材料的制作方法是：用球状Ni-Mn-O氧化物同锂化合物混合烧成，可合成高性能球状Li-Ni-Mn-O锂电池正极材料。通过控制烧成温度和温度制度可优化产品的结晶结构和减少缺陷，控制比表面积和粒径等指标。

使用球状Li-Ni-Mn-O正极材料组装锂电池的制作方法是：将上述技术合成的正极材料组装锂电池，该锂电池具有高的放电容量和循环充放电稳定性。

本发明的优点在于用简单的一步共沉法得到球状Ni-Mn碳酸盐，除了可控制产物的形态外，反应过程简单，可控性强，可以减少工序，降低能耗和成本，用球状Ni-Mn碳酸盐可以制造高性能球状Li-Ni-Mn-O氧化物正极材料，用球状Li-Ni-Mn-O氧化物正极材料可以增加正极膜中的活性物质的充填密度，用本发明技术制作的球状正极材料组装的锂电池有高的放电容量和循环充放电稳定性，成本低廉，运用范围广泛，利于推广。

具体实施方式

下面以实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例一

向含1mol/l MnSO₄和1mol/l NiSO₄的混合溶液100ml中，边搅拌边滴下1mol/l NaHCO₃溶液410ml，所用的搅拌速度为450rmp；

搅拌2小时后过滤，并将过滤产物用蒸馏水清洗，过滤重复3遍后，100度干燥4小时，得到样品1。

样品1非常易过滤，干燥后不结块不用粉碎。样品1的x-线衍射线图表明得到的化合物是具有MnCO₃结晶结构的单一相(Ni，Mn)CO₃，用扫描电子显微镜照片可以显示该产物的大部分是球状颗粒。

实施例二

将产物1在空气中500度烧成8小时得到样品2。样品2的x-线衍射线图表明其结构是单一相的NiMnO₃，用扫描电子显微镜照片可以显示烧成后的产物保持了样品1的形状。

实施例三