[发明专利]一种锂离子电池纳米三元正极材料及其制备方法无效

专利信息
申请号: 201310163984.0 申请日: 2013-05-08
公开(公告)号: CN103296264A 公开(公告)日: 2013-09-11
发明(设计)人: 张海朗 申请(专利权)人: 苏州科大微龙信息技术有限公司
主分类号: H01M4/48 分类号: H01M4/48
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 215011 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 锂离子电池 纳米 三元 正极 材料 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种锂离子电池纳米三元正极材料及其制备方法,属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池由于其具有高能量、环境友好等特点而迅速占据消费市场,广泛应用于便携式电子产品、电动汽车等领域。纵观目前主要的几种正极材料,三元LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料显示独特的优势,集结了钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂三种正极材料的优点,即高能量,高容量,高安全性等,被认为是最有可能替代钴酸锂而商业化的正极材料之一。不过,该材料也存在循环性能不佳等不足之处,还不能完全满足市场需求的高能量,高功率密度。

针对以上所述三元LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料存在的缺点,需要提供一种价格便宜,循环性能佳,低、高温性能较好的合成方法。

目前合成锂离子电池正极材料的方法主要有固相法,共沉淀法以及溶胶-凝胶法等等。固相法操作简单,但是容易造成混料不均,颗粒比较大等缺陷。共沉淀法是目前最普遍的方法,不过合成过程复杂,工艺调节控制比较严格,需要经过沉淀,洗涤等多个步骤,易导致产品中镍、钴、锰比例失调。而溶胶-凝胶法合成的产品,颗粒均匀,结晶好,纯度高;但最终颗粒的大小不容易控制。本发明是对现有溶胶-凝胶法的改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种锂离子电池三元正极材料及其制备方法,该正极材料颗粒均匀,是纳米级颗粒,结晶性能好,具有比容量高,循环性能好等较好的电化学性能。

按照本发明提供的技术方案,所述锂离子电池三元正极材料,特征是:所述正极材料的化学通式为LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

本发明还保护一种锂离子电池三元正极材料的制备方法,特征是,采用以下工艺步骤:

(1)将镍盐、钴盐、锰盐、锂盐溶于去离子水中,镍盐、钴盐、锰盐、锂盐和M盐的总浓度为0.4~0.5mol/L,混合均匀后加入浓度为0.5~3.0mol/L的螯合剂水溶液,再加入质量百分浓度为15~28%的氨水溶液调节pH值为5~10;所述M盐为氯化锂和/或溴化锂;所述镍盐、钴盐、锰盐、锂盐的摩尔比为1/3∶1/3∶1/3∶1;所述镍盐、钴盐和锰盐的总量与螯合剂的摩尔比为1∶1~1.3;

(2)将步骤(1)得到的混合溶液于50~90℃的水浴中加热以蒸发水分,加热时间为3~18小时,并不断搅拌,搅拌速度为200~500转/分钟,得到凝胶体;

(3)将凝胶体于鼓风干燥箱中烘干,烘干温度为80~180℃,烘干时间为3~30小时,得到干燥的凝胶体;

(4)在溶胶体里面加入燃烧剂(蔗糖,尿素,柠檬酸,草酸,腐植酸等中的一种);研磨混合均匀;

(5)将干燥的凝胶体进行预烧,预烧温度为200~400℃,预烧时间为5~15小时,得到前驱体;前驱体自然冷却至室温后于球磨机中研磨0.5~2小时,将研磨后的前驱体在500~700℃下进行煅烧,煅烧时间为6~30小时,煅烧后自然冷却至室温后再次在球磨机上研磨0.5~2小时,即得到所述的锂离子电池纳米三元正极材料。

所述镍盐为乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或多种,所述钴盐为硝酸钴、乙酸钴、硫酸钴、氯化钴中的一种或多种,所述锰盐为硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰、氯化锰中的一种或多种,所述锂盐为乙酸锂、硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或多种;所述的燃烧剂为蔗糖,尿素,柠檬酸,草酸,腐植酸等中的一种或几种。

所述螯合剂水溶液为柠檬酸和/或酒石酸的水溶液。

本发明的优点:

(1)本发明所制备正极材料颗粒均匀,颗粒很小,为纳米级,在50纳米左右,结晶性能好;

(2)本发明所提供的层状结构的正极材料具有比容量高,循环性能好等较好的电化学性能;适合大规模化生产,可以用于锂离子电池正极材料使用。

附图说明

图1是本发明实施例三所制备的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O25的XRD图谱。

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