[发明专利]一种锂离子电池用聚阴离子型正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用聚阴离子型正极材料的制备方法，其特征在于：

1）将锂盐、过渡金属盐、聚阴离子前驱物、碳源于溶剂中溶解或分散，制成溶胶；

2）在搅拌条件下，向上述溶胶中滴加或分批加入有机环氧化物，至溶胶转变为凝胶时停止；

3）将步骤2）中制得的凝胶老化后，干燥，得到干凝胶；

4）将步骤3）中制得的干凝胶在还原性气氛中，于400~1000 ℃煅烧0.5~24 h，制得具有良好结晶度的纳米级聚阴离子型正极材料。

2.按照权利要求1所述的锂离子电池用聚阴离子型正极材料的制备方法，其特征在于：

具体的制备步骤为：

1）将锂盐A和过渡金属盐B加入溶剂C中，配成A和B的摩尔浓度分别为0.01 ~ 4 M的溶液D；将聚阴离子前驱物E加入溶剂F中，配成摩尔浓度0.01 ~ 4 M的溶液G；

2）按过渡金属盐B中过渡金属离子：聚阴离子前驱物E中聚阴离子的摩尔比为(0.9~1.5)：(0.9~1.5)，将溶液G逐滴加入溶液D中，并同时加入碳源H，得到溶胶I，碳源H在溶胶I中的摩尔浓度为0.01 ~ 4 M；

3）将反应温度恒定在10~50 ℃，在搅拌条件下，向步骤2）制得的溶胶I中滴加或分批加入有机环氧化物，通过控制滴加或分批加入有机环氧化物的速率，控制溶胶的pH值随时间的变化率（                                                pH/min）为0.01~4，得到凝胶J；

4）将步骤3）制得的凝胶J老化后，干燥，制得干凝胶K；

5）将步骤4）制得的干凝胶K在还原性气氛中，于400~1000 ℃煅烧0.5 ~ 24 h，制得具有良好结晶度的纳米级聚阴离子型正极材料。

3.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：

所述有机环氧化物为四氢呋喃、环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、吡啶中的一种或一种以上；并且，添加有机环氧化物的过程中，控制溶胶I的pH值随时间的变化率（pH/min）优选为0.01~3。

4.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述锂盐A为硫酸锂、一水硫酸锂、乙酸锂、硝酸锂、三水硝酸锂、磷酸二氢锂、氯化锂、一水氯化锂中的一种或一种以上；

所述过渡金属盐B为ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB或ⅧB过渡金属离子的氯化物、溴化物、硝酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硫酸盐、乙酸盐中的一种或一种以上；

所述聚阴离子前躯体E为磷酸、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢锂、三水磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、四甲基硅烷、四乙基硅烷、四丙基硅烷、四丁基硅烷、硅酸钠、硅酸、四氯化硅、硅氧烷含聚阴离子的化合物中的一种或一种以上。

5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述锂盐A优选硝酸锂、三水硝酸锂、磷酸二氢锂、氯化锂、一水氯化锂、乙酸锂、中的一种或一种以上；

所述过渡金属盐B优选Fe、Mn、Co、Ni、V的氯化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐中的一种或一种以上；

所述聚阴离子前躯体E优选磷酸、三水磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、四甲基硅烷、四乙基硅烷、四丙基硅烷、四丁基硅烷中的一种或一种以上。

6.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所用溶剂C或溶剂F分别为去离子水、甲醇、无水乙醇、1-丙醇、2-丙醇、丙腈、甲醛、二甲基甲酰胺、乙二醇、丙二醇、二甲基亚砜中的一种或一种以上；

所述碳源H为葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、乙炔黑、XC-72、BP-2000、super P、分子量为200~20000的聚乙二醇、淀粉、环糊精、聚丙烯酸中的一种或一种以上；

所用还原性气氛为氢气与氮气或氩气中的一种或两种组成的混合气，其中，氢气的体积含量为5~10 %。

7.按照权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于：所述碳源H优选葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、乙炔黑、XC-72、BP-2000、super P中的一种或一种以上；

所用还原性气氛优选氢气与氩气组成的混合气，其中，氢气的体积含量为5~10 %。