[发明专利]一种镍锰氧化物的制备方法

说明书

本发明公开了一种镍锰氧化物的制备方法。先制备氯化六氨合镍晶体和氢氧化钛的混合物；将氯化六氨合镍晶体和氢氧化钛的混合物加入高锰酸钾，然后加入纯水，搅拌溶解，混合均匀得到浆料，进行喷雾干燥，得到喷雾干燥料；将喷雾干燥料进行放入到高温煅烧炉内煅烧，得到煅烧料；将煅烧料加入纯水，然后经过球磨机球磨后洗涤，然后将滤渣加入偏钒酸铵、热纯水搅拌使得偏钒酸铵溶解，再加入石蜡乳液，高速分散，然后进行喷雾干燥，得到第二喷雾干燥料；将得到第二喷雾干燥料煅烧得到复合型镍锰氧化物。本发明实现了元素的掺杂和包覆，从而有效的避免了镍锂离子混排问题，同时解决了镍锰酸锂的循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种镍锰氧化物的制备方法，属于锂电池新能源材料技术领域。

背景技术

随着新能源汽车的发展和锂电池的发展，市场上多数企业已经全部投向磷酸铁锂和三元锂电池怀抱，正极材料为NCM(镍钴锰)或NCA(镍钴铝)的三元电池确实可以显著提高能量密度，较容易提升续航里程。但是，三元锂电池的一些硬伤也是很多车企无法绕过的。

首先，钴在地壳中的含量较低，丰度仅为0.0025％，全球陆地钴的储量约为710万吨，区域分布却十分集中，刚果(金)在全球钴储量的占比为52％，其他国家和地区储量占比则较低。在全球目前的钴元素消耗中，约50％左右用在锂电池上，包括车用锂电池以及消费类电子用的锂电池。随着新能源汽车的迅猛发展，钴的需求量也在持续激增。如果不考虑回收，2026年以后，钴就将供不应求；有限的钴元素资源，无法支撑新能源汽车无限的发展空间。

其次，较为稀缺的原材料来源，必然造车钴的价格上涨。导致动力电池成本难以继续下探，最终这部分成本还需要消费者来买单。

镍锰酸锂主要为尖晶石型镍锰酸锂，化学式可表示为LiNi_0.5Mn_1.5O₄，与另一种也称作镍锰酸锂的二元层状结构化合物(化学式LiNi_0.5Mn_0.5O₂)是两种结构体系的锂离子电池正极材料。

镍锰酸锂材料的工作电压平台高达4.7V，可逆容量达到146mAh/g，相比于钴酸锂材料的3.7V工作电压平台，具有非常大的优势。反应在电池包上面，镍锰酸锂与钴酸锂正极材料相比，其输出电压高、成本低、环境友好。

但是镍锰酸锂具有镍锂离子混排问题以及循环寿命的问题，使无钴材料在走到规模化应用的阶段存在障碍。

目前的镍锰酸锂一般是先制备成镍锰前驱体，再与锂盐、需要掺杂的金属离子一起进行煅烧，但是此工艺存在以下问题：

1.由于镍锰前驱体已经制备好，其存在一定的颗粒度，则需要掺杂的金属离子与镍锰前驱体之间为固相反应，相互之间的掺杂和融合效果差，故影响了掺杂效果。

2.表面包覆的工艺比较难以实现，通过机械混料来实现包覆，效果很差。

而本发明通过从镍锰前驱体来实现掺杂和表面包覆，通过液相合成的手段来实现，可以使得包覆和掺杂效果更好，从而制备的镍锰酸锂避免了镍锂离子混排问题以及循环寿命的问题，使得镍锰酸锂的产业化应用更近了一步。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种镍锰氧化物的制备方法，实现了元素的掺杂和包覆，从而有效的避免了镍锂离子混排问题，同时解决了镍锰酸锂的循环寿命。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种镍锰氧化物的制备方法，其步骤如下：

1)将氯化镍溶液、四氯化钛并流加入到8-10mol/L的氨水中，经过搅拌，得到的沉淀经过过滤后酒精洗涤，得到氯化六氨合镍晶体和氢氧化钛的混合物；

2)将氯化六氨合镍晶体和氢氧化钛的混合物加入高锰酸钾，然后加入纯水，搅拌溶解，混合均匀得到浆料，进行喷雾干燥，得到喷雾干燥料；