[发明专利]一种电池正极材料十四面体形纳米镍钴锰酸锂的制备方法

摘要

本发明公开了一种电池正极材料十四面体形纳米镍钴锰酸锂的制备方法，所述方法先通过微波加热法制备得到镍钴锰酸锂晶种，然后再用水热法制备得到纳米级的镍钴锰酸锂；该方法利用微波的快速加热效果，得到的晶种细小均匀，作为后续水热步骤的晶体生长基点，有助于得到粒径小并且尺寸均匀的产物，而在水热过程中，选用L‑精氨酸或L‑赖氨酸作为沉淀剂以及软模板剂，得到具有十四面体结构的纳米级镍钴锰酸锂。本发明得到的十四面体形纳米镍钴锰酸锂作为锂离子电池正极材料，由于其特殊的形貌对离子扩散的影响以及对颗粒堆积的影响，提高了功率密度和电池比容量，具有广阔的应用前景。

主权项

一种电池正极材料十四面体形纳米镍钴锰酸锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)微波法制备晶种：将可溶性锂化合物、可溶性镍化合物、可溶性钴化合物和可溶性锰化合物分别溶解于去离子水中，形成浓度均为0.05‑0.07mol/L的锂离子溶液、镍离子溶液、钴离子溶液和锰离子溶液，然后按照锂离子、镍离子、钴离子和锰离子的摩尔比为1∶x∶y∶(2‑x‑y)的比例将四种溶液混合并搅拌均匀，然后再加入浓度为0.1mol/L的尿素水溶液，搅拌10‑30min得到混合溶液，将上述混合溶液经微波加热，得到晶种溶液；其中，微波加热功率为约5～6kW，频率为2500MHz，时间为2～6分钟，尿素与锂离子的摩尔比为6‑8∶1；(2)镍钴锰酸锂的制备：将可溶性锂化合物、可溶性镍化合物、可溶性钴化合物和可溶性锰化合物分别溶解于去离子水中，形成浓度均为0.1‑0.3mol/L的锂离子溶液、镍离子溶液、钴离子溶液和锰离子溶液，然后按照锂离子、镍离子、钴离子和锰离子的摩尔比为1∶x∶y∶(2‑x‑y)的比例将四种溶液混合并搅拌均匀，再加入步骤(1)得到的晶种溶液充分搅拌至混合均匀，最后再加入0.2mol/L的氨基酸水溶液，将得到的混合反应物放入水热反应釜中在140‑180℃下水热反应2～5h，取出反应产物，过滤，洗涤，并在50‑60℃下干燥，得到十四面体形纳米镍钴锰酸锂；其中，步骤(1)和(2)中所述的可溶性锂化合物为硝酸锂或醋酸锂、所述的可溶性镍化合物为硝酸镍或醋酸镍，所述的可溶性钴化合物为硝酸钴或醋酸钴，所述的可溶性锰化合物为硝酸锰或醋酸锰，0.2≤x≤0.4，0.2≤y≤0.4；步骤(2)中所述的氨基酸溶液为L‑精氨酸水溶液或L‑赖氨酸水溶液，L‑精氨酸或L‑赖氨酸与锂离子的摩尔比为7‑10∶1。