[发明专利]一种高倍率空心球镍酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高倍率空心球镍酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤:1)、将葡萄糖超声分散于纯水中，在160‑200℃下进行水热反应，后得到碳球；2)、将碳球加入硝酸镍溶液中，加入氨水，处理后得到吸附了镍离子的碳球粉末；3)、将二者混匀后在氧气氛下以4.5～7℃/min的升温速率升置480～510℃，然后以1～3℃/min的升温速率升至600‑750℃下保温8‑15h，自然冷却粉碎、过筛后得到空心球镍酸锂。本发明制备得到的镍酸锂具有很好的空心球结构，粒度分布均匀，而且具有较大的比表面积，增加了与电解液的接触面积，增加了反应活性，提高了镍酸锂的比容量；够有效的缓冲Li⁺离子在重复脱嵌过程中产生的体积和应力变化，提高了镍酸锂材料的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池用正极材料的技术领域，尤其是涉及一种高倍率空心球镍酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池与铅酸、镉镍等其他类型的电池相比具有比容量大、工作电压高、充电速度快、工作温度范围宽、循环寿命长、体积小、重量轻、绿色无污染等优点。目前，已广泛应用于电动汽车、移动电话、笔记本电脑、电动工具等领域，并且其应用范围越来越广泛，但随着应用领域的不断扩大，对高能量密度的锂离子电池的需求也在增加，而锂离子电池中正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料。

传统锂离子电池中常采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂或者镍钴锰酸锂等作为锂离子电池的正极材料，钴酸锂由于钴资源的稀缺，昂贵的价格限制了它的发展潜力；锰酸锂虽然成本低廉，资源丰富，但其能量密度较低，高温循环性能差等缺点也限制了其大规模的应用；磷酸铁锂虽然具备了良好的结构稳定性及循环性、原料来源广泛、价格低廉等优点，但由于其电子电导率较低，并且锂离子在其内部的扩散速率较小，能量密度偏低等因素也一定程度上限制了其在多领域的发展。镍钴锰酸锂虽然兼顾到各种材料性能，但也由于其含有钴而且前驱体制备工艺复杂而导致其成本一直居高不下。镍酸锂凭借其比容量较高，成本低廉也开始被市场所关注，但又因其倍率性能及循环性能较差而导致其商业化进展缓慢，目前主流的技术是通过掺钴、铝、锰等的路线来合成富镍材料从而提升镍酸锂的倍率性能及循环性能，然而此类方法不仅牺牲了镍酸锂的容量，而且造成了成本的大幅上升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中镍酸锂正电池的倍率性能及循环性能较差而导致其商业化进展缓慢的缺陷，提供一种高倍率空心球镍酸锂正极材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种高倍率空心球镍酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤:

1)、将葡萄糖超声分散于纯水中，在160-200℃下进行水热反应，反应结束后，抽滤洗涤、干燥，得到碳球；

2)、将碳球加入硝酸镍溶液中，加入氨水，超声分散，搅拌，水洗，冷冻干燥后得到了吸附了镍离子的碳球粉末；优选的，超声分散后，在50℃下搅拌24小时；

3)、称取适量氢氧化锂及吸附镍离子的碳球粉末混合均匀，然后在氧气氛下以4.5～7℃/min的升温速率升置480～510℃，然后以1～3℃/min的升温速率升至600-750℃下保温8-15h，自然冷却至100℃±10℃时取出产品，粉碎、过筛后得到空心球镍酸锂。优选的，在氧气氛下以5℃/min的升温速率升置480～510℃，然后以2℃/min的升温速率升至600-750℃。

进一步的，所述的步骤1)中葡萄糖溶液的浓度是0.5-2mol/L，反应时间为4-12h。

进一步的，所述的步骤2)中硝酸镍溶液的浓度为0.5-2mol/L。

进一步的，所述的步骤2)中，硝酸镍溶液与氨水的体积比为5:1-2。

进一步的，所述的步骤3)中，氢氧化锂及吸附镍离子的碳球粉末中Li：Ni的摩尔比1-1.05:1。