[发明专利]一种高性价比锂离子电池正极材料LiNiO2的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性价比锂离子电池正极材料LiNiO₂的制备方法，它属于电化学技术领域，也属于无机合成技术领域，还属于电子产品技术领域。

锂离子电池是近几年推出的最新一代高比能量化学电源，它一出现即以其强大生命力广泛用于移动通讯、便携式手提计算机、摄像机、照像机、便携式仪器仪表等领域，也是各国大力研究的电动汽车首选的配套电源。在锂离子电池发展和制造过程中，正极材料制备是关键技术之一。各国研究机构和电池制造厂家都投入大量人力、物力研制各种具有容量大、电位高的正极材料，研究最多的是以LiCoO₂、LiNiO₂和LiMn₂O₄，最成功的是LiCoO₂材料。目前，LiCoO₂材料在日本已得到广泛应用。但由于LiCoO₂材料价格偏高，以它作正极材料制造的锂离子电池售价昂贵，使得应用范围受到一定限制。LiNiO₂和LiMn₂O₄不仅具有与LiCoO₂相当的电化学性能，而且具有明显的价格优势。因而倍受各国电化学行业的关注，是目前锂离子电池正极材料研究的热点。M.Broussely等[《J.of Power Sources》43～44 209～216(1993)]、欧洲专利(EP0345707)、美国专利[US4980080(1989)]和M.Broussely等(《7th IMLB》P118～112)曾介绍采用NiO、LiOH·H₂O为原料，在空气中在700℃焙烧，制备LiNiO₂材料。但由于它的合成工艺难于掌握，目前仍处在实验室研究阶段。

本发明的目的是：以价廉易得的原料开始，在保证合成材料高技术指标的同时，降低生产成本；选择工艺简单易行，适合于规模化生产的技术路线；同时要保证产品质量的稳定性、可靠性和均匀性。

为实现本发明的目的所采取的技术措施是：

1.原材料选择和材料制备原理

合成LiNiO₂是以氢氧化亚镍[Ni(OH)₂]、碳酸镍(NiCO₃)、三氧化二镍(Ni₂O₃)、草酸镍(NiC₂O₄)和氢氧化锂(LiOH)和碳酸锂(Li₂CO₃)、硝酸锂(LiNO₃)为原料，基本合成反应为：

2.合成材料配方

准确分析各种原材料的成份和含量，按锂比镍的摩尔比在0.9至1.0范围称取不同原材料。

3.LiNiO₂材料制造工艺

按上述反应式，准确称取任一组反应的原材料，通过球磨混合均匀后，置于模具中，在油压机上压制成块状，置于高温烧结炉中，在氧气氛中，在温度600至750℃下烧结，经24小时烧结后，取出烧结物，经球磨粉碎，过300目分样筛，然后收集产品，制成锂离子电池LiNiO₂正极活性材料，密封储存备用。

与已有技术相比，本发明已达到的效果：

该工艺具有以下特点：

1)由于采用将原料在压制成块后再焙烧，制备的材料性能优良，具有六方晶胞层状结构，在0.2C放电率下，比容量达到135mAh/g，放电电位在4.15至3.50伏(相对锂参比电极)。

2)制备材料价格适中，以Ni(OH)₂和LiOH作原材料，制备1kg LiNiO₂需原材料仅114元。价格仅为制备LiCoO₂材料的七分之一。

3)工艺简单，易于掌握，容易实现工业化规模生产。