專利名稱：用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料LiCo_xNi_yMn_zO₂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
目前所開發(fā)的鋰離子電池正極材料有很多體系，其中層狀鋰過渡金屬氧化 物體系(LiCoxNiyMnz02， 0《x,y，z《1)具有性能穩(wěn)定、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，共 沉淀方法是制備鋰過渡金屬氧化物系列電極材料的重要方法，在共沉淀方法 中，以碳酸鹽作為沉淀劑的又稱為碳酸鹽共沉淀法。由于碳酸根可以與過渡金 屬形成穩(wěn)定的二價(jià)碳酸鹽，避免了過渡金屬被進(jìn)一步氧化。但是，由于碳酸鹽 溶液的堿性較低，在反應(yīng)過程中溶液的Ph值較低，反應(yīng)過程中部分離子不完 全沉淀，導(dǎo)致所制備的正極材料結(jié)晶度差，所得正極材料制備的正極放電容量 低、充放電循環(huán)次數(shù)少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了解決現(xiàn)有方法中碳酸鹽溶液的堿性較 低導(dǎo)致正極材料結(jié)晶度差，正極放電容量低、充放電循環(huán)次數(shù)少的問題，提供 了一種用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料LiCoxNiyMnz02的方法。
本發(fā)明用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料LiCoxNiyMnz02的方 法如下 一、依照化學(xué)式LiCoxNiyMnz02，按Li元素、Ni元素與Mn元素摩
爾比為X : y : Z的比例分別稱取鈷鹽、鎳鹽和錳鹽，然后溶于蒸餾水中，得到
體系l，其中0《x,0《y,z《1， x、 y、 z不同時(shí)為0; 二、將碳酸鈉和氨水溶 于蒸餾水中，得到體系2，其中體系l中鈷離子、鎳離子和錳離子總物質(zhì)的量 與碳酸鈉物質(zhì)的量比為(x+y+z) : 1;三、在二氧化碳?xì)夥?、水溫?0。C 6(TC、 pH值為8~9的條件下將體系1與體系2加入到蒸餾水中，然后在攪拌速度為 500 1000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌12小時(shí)、過濾，再將濾渣用質(zhì)量濃度為95%的 乙醇及蒸餾水洗滌的順序交替洗滌3次，再然后將濾渣在室溫、真空度為 -O.lMPa的條件下干燥10小時(shí)，得到前軀體粉末；四、將鋰源與前軀體粉末 按1~1.3 : 1的摩爾比球磨混合2 6小時(shí)，再在600。C 90(TC的條件下燒結(jié)10小時(shí)，即得鋰離子電池正極材料LiC NiyM^02;其中步驟一體系1中鈷鹽的 濃度為0.5~2 mol/L;步驟三中體系1與體系2的體積比為1:1，蒸餾水與體 系1的體積比為2.5 10 : 1。
本發(fā)明步驟一中所述的鈷鹽為硫酸鈷、乙酸鈷和硝酸鈷中的一種或其中幾 種的組合；步驟一中所述的鎳鹽為硫酸鎳、乙酸鎳和硝酸鎳中的一種或其中幾 種的組合；步驟一中所述的錳鹽為硫酸錳、乙酸錳和硝酸錳中的一種或其中幾 種的組合；步驟二中氨水的濃度為0.1 0.5 mol/L;步驟四中所述的鋰源為碳酸 鋰或氫氧化鋰；步驟四中球磨的物料比為10 : 1。
本發(fā)明采用二氧化碳作為催化劑，二氧化碳部分溶于反應(yīng)溶液，既提高了 反應(yīng)溶液中碳酸根離子的濃度、降低了反應(yīng)溶液中的殘余離子量，又避免了過 渡金屬離子被氧化，從而提高了電極材料的純度和結(jié)晶度；采用氨水作為螯合 劑，與過渡金屬離子形成均勻的中間體，提高了材料的均勻性。
本發(fā)明制得的鋰離子電池正極材料LiCoxNiyMnz02比未采用二氧化碳作 為催化劑制得的電池正極材料的結(jié)晶度高、放電容量高，在充放電30次循環(huán) 后本發(fā)明制得的鋰離子電池正極材料的容量保持率達(dá)到了 98.6%。


圖1是具體實(shí)施方式
七十所得電池正極材料的X射線衍射圖。圖2是具 體實(shí)施方式七十一所得鋰離子電池正極材料的X射線衍射圖。圖3是具體實(shí) 施方式七十所得電池正極材料的放電曲線圖。圖4是具體實(shí)施方式
七十一所得 鋰離子電池正極材料的放電曲線圖。圖5是具體實(shí)施方式
七十所得電池正極材 料的循環(huán)性能曲線圖。圖6是具體實(shí)施方式
七十一所得鋰離子電池正極材料的 循環(huán)性能曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方 式間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材
料LiCoxNiyMnz02的方法如下 一、依照化學(xué)式LiCoxNiyMnz02，按Li元素、 Ni元素與Mn元素摩爾比為x : y : z的比例分別稱取鈷鹽、鎳鹽和錳鹽，然后 溶于蒸餾水中，得到體系l，其中0《x，0《y，z《1， x、 y、 z不同時(shí)為0; 二、將碳酸鈉和氨水溶于蒸餾水中，得到體系2，其中體系l中鈷離子、鎳離子和
錳離子總物質(zhì)的量與碳酸鈉物質(zhì)的量比為(x+y+z) : 1;三、在二氧化碳?xì)夥铡?水溫為30°C~60°C、 pH值為8~9的條件下將體系1與體系2加入到蒸餾水中， 然后在攪拌速度為500 1000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌12小時(shí)、過濾，再將濾渣用 質(zhì)量濃度為95%的乙醇及蒸餾水洗滌的順序交替洗滌3次，再然后將濾渣在室 溫、真空度為-0.1MPa的條件下干燥10小時(shí)，得到前軀體粉末；四、將鋰源 與前軀體粉末按1~1.3 : 1的摩爾比球磨混合2 6小時(shí)，再在60(TC 90(TC的 條件下燒結(jié)10小時(shí)，即得鋰離子電池正極材料LiCoxNiyMnz02;其中步驟一 體系1中鈷鹽的濃度為0.5~2 mol/L;步驟三中體系1與體系2的體積比為1 :1，蒸餾水與體系1的體積比為2.5~10 : 1。
本實(shí)施方式所用球磨機(jī)為南京大學(xué)儀器廠生產(chǎn)的QM-3SP04的行星式球 磨機(jī)。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中所述的
鈷鹽為硫酸鈷、乙酸鈷或硝酸鈷。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中所述的 鈷鹽為硫酸鈷、乙酸鈷和硝酸鈷中任意兩種的組合物。其它與具體實(shí)施方式
一 相同。
本實(shí)施方式中所述的鈷鹽中兩種成分按任意比混合。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中所述的 鎳鹽為硫酸鎳、乙酸鎳和硝酸鎳的組合物。其它與具體實(shí)施方式
一相同。 本實(shí)施方式中所述的鈷鹽中三種成分按任意比混合。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或四不同的是歩 驟一中所述的鎳鹽為硫酸鎳、乙酸鎳或硝酸鎳。其它與具體實(shí)施方式
一、二、 三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或四不同的是步 驟一中所述的鎳鹽為硫酸鎳、乙酸鎳和硝酸鎳中任意兩種的組合物。其它與具 體實(shí)施方式一、二、三或四相同。
本實(shí)施方式中所述的鎳鹽中兩種成分按任意比混合。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或四不同的是步
6驟一中所述的鎳鹽為硫酸鎳、乙酸鎳和硝酸鎳的組合物。其它與
具體實(shí)施例方式
一、 二、三或四相同。 本實(shí)施方式中所述的鎳鹽中三種成分按任意比混合。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五、六或七不同的是步驟一 中所述的錳鹽為硫酸錳、乙酸錳或硝酸錳。其它與具體實(shí)施方式
五、六或七相 同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五、六或七不同的是步驟一 中所述的錳鹽為硫酸錳、乙酸錳和硝酸錳中任意兩種的組合物。其它與具體實(shí) 施方式五、六或七相同。
本實(shí)施方式中所述的錳鹽中兩種成分按任意比混合。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五、六或七不同的是步驟一 中所述的錳鹽為硫酸錳、乙酸錳和硝酸錳的組合物。其它與具體實(shí)施方式
五、 六或七相同。
本實(shí)施方式中所述的錳鹽中三種成分按任意比混合。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、八、九 或十不同的是步驟二中氨水的濃度為0.1 0.5mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一、
二、 三、四、八、九或十相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十一不同的是步驟三中水
溫為5(TC。其它與具體實(shí)施方式
十一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、八、九、
十或十二不同的是步驟三中攪拌速度為800轉(zhuǎn)/分。其它與具體實(shí)施方式
一、
二、三、四、八、九、十或十二相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十三不同的是歩驟四中所 述的鋰源為碳酸鋰或氫氧化鋰。其它與具體實(shí)施方式
十三相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、八、九、 十、十二或十四不同的是步驟四中球磨的物料比為10 : 1。其它與具體實(shí)施方 式一、二、三、四、八、九、十、十二或十四相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五不同的是步驟四中燒
結(jié)溫度為85(TC。其它與具體實(shí)施方式
十五相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系1
中鈷鹽的濃度為O.8~1.8mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系1
中鈷鹽的濃度為0.9 1.6mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系1
中鈷鹽的濃度為1 1.5mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系1
中鈷鹽的濃度為1.3mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同其它與具體實(shí)施方式
一 相同。
具體實(shí)施方式
二十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系
1中鎳鹽的濃度為0.8~1.8mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系 1中鎳鹽的濃度為0.9 1.6mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系
1中鎳鹽的濃度為l~1.5mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系
1中鎳鹽的濃度為1.3mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系
1中錳鹽的濃度為0.8~1.8mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系
1中錳鹽的濃度為0.9 1.6mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系 1中錳鹽的濃度為l 1.5md/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系
1中錳鹽的濃度為1.3mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系
1中鈷鹽的濃度為0.8 1.8mol/L，鎳鹽的濃度為0.9~1.7mol/L，錳鹽的濃度為 0.6 1.7mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系1中鈷鹽的濃度為l~1.7mol/L，鎳鹽的濃度為1~1.6 mol/L，錳鹽的濃度為 l 1.5mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系 1中鈷鹽的濃度為1.2~1.5mol/L，鎳鹽的濃度為1.卜1.5mol/L，錳鹽的濃度為 l.l~1.4mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一體系
1中鈷鹽的濃度為1.4mol/L，鎳鹽的濃度為1.3 mol/L，錳鹽的濃度為1.2mol/L。
其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中氨
水的濃度為0.15~0.45 mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中氨
水的濃度為0.2 0.4mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中氨
水的濃度為0.3 mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中碳
酸鈉與氨水的摩爾比為5.5 9.5:1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中碳 酸鈉與氨水的摩爾比為6 9:1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中碳 酸鈉與氨水的摩爾比為6.5 8.5:1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中碳 酸鈉與氨水的摩爾比為7~8:1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中碳酸 鈉與氨水的摩爾比為7.5:1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的
水溫為35'C 55i:。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的
水溫為38。C 5rC。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的水溫為42"C 48'C。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的 水溫為45"C。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的 pH值為8.5。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的
攪拌速度為550~950轉(zhuǎn)/分。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的
攪拌速度為600 900轉(zhuǎn)/分。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的
攪拌速度為650 850轉(zhuǎn)/分。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的
攪拌速度為700~840轉(zhuǎn)/分。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中的攪
拌速度為750轉(zhuǎn)/分。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中蒸
餾水與體系1的體積比為3~9.5 : 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中蒸
餾水與體系l的體積比為3.5~9 : 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中蒸
餾水與體系i的體積比為4 8.5 : 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中蒸
餾水與體系1的體積比為4.5 8 : 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中蒸
餾水與體系1的體積比為5 7.5 : 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中蒸
餾水與體系1的體積比為5.5~7 : 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中蒸
餾水與體系i的體積比為6:1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
10具體實(shí)施方式
五十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟三中蒸 餾水與體系1的體積比為6.5 : 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中鋰 源與前軀體粉末的摩爾比為1.2 : 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中球磨
混合時(shí)間為2.5~5.5小時(shí)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中球
磨混合時(shí)間為3 5小時(shí)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中球 磨混合時(shí)間為4小時(shí)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中球
磨混合時(shí)間為4.5小時(shí)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中燒
結(jié)溫度為680。C 88(TC。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中燒
結(jié)溫度為70(TC 87(TC。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中燒 結(jié)溫度為720°C~860°C 。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中燒
結(jié)溫度為75(TC 830。C。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中燒 結(jié)溫度為78(TC 81(TC。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟四中燒
結(jié)溫度為80(TC。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七十本實(shí)施方式中電池正極材料的制備方法如下 一、將
56.22g CoS04'H20、 52.57g NiS04'H20和33.80g MnS04'H20溶于200mL水中， 得到體系1; 二、將171.69g NaOH和6.54g濃度為0.5 mol/L的NH3'H20溶 于200mL水中，得到體系2;三、在反應(yīng)釜內(nèi)水溫保持4(TC、 pH為8的條件 下，將體系1和體系2以1000轉(zhuǎn)/分的攪拌速度滴入裝有1500mL蒸餾水的反應(yīng)釜中并攪拌12小時(shí)、過濾，再將濾渣按照先用質(zhì)量濃度為95%的乙醇洗滌 再用蒸餾水洗滌的順序交替洗滌3次，再然后將濾渣在室溫、真空度為-0.1MPa 的條件下干燥10小時(shí)，得到前軀體粉末；四、將27.70g LiO&H20與前軀體 粉末球磨混合5小時(shí)得到混合物，再將混合物在85(TC的條件下燒結(jié)10小時(shí)， 即得鋰離子電池正極材料。
將本實(shí)施方式所得正極材料、乙炔黑和聚偏二氟乙烯按照正極材料乙炔 黑聚偏二氟乙烯為80 : 10 : 10的質(zhì)量比球磨混合5小時(shí)，然后將混合物涂 在用95%的乙醇清洗過三次的鋁箔上，再將涂有混合物的鋁箔在IO(TC的條件 下烘干、20MPa下壓制成型，得到正極，然后以金屬鋰為負(fù)極，北京化學(xué)試 劑研究所生產(chǎn)的BLE-5T型電解液為電解液，組裝成CR2032扣式電池，然后 采用廣東省深圳市新烕爾電子有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為BTS的紐扣電池充放電 測(cè)試儀上進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，其中電壓區(qū)間為2.8V 4.5V。
本實(shí)施方式所用的球磨機(jī)為南京大學(xué)儀器廠生產(chǎn)的QM-3SP04的行星式 球磨機(jī)。
具體實(shí)施方式
七H^—本實(shí)施方式中鋰離子電池正極材料的制備方法如 下 一、將56.22g CoS04.H20、 52.57g NiS04.H20和33.80g MnS04'H20溶于 200mL水中，得到體系l; 二、將171.69gNaOH和6.54g濃度為0.5 mol/L的 NH3.H20溶于200 mL水中，得到體系2;三、將二氧化碳?xì)怏w通入裝有1500mL 蒸餾水的反應(yīng)釜中，在反應(yīng)釜內(nèi)水溫保持4(TC、 pH為8、保持通入二氧化碳 的條件下，將體系1和體系2以1000轉(zhuǎn)/分的攪拌速度滴入反應(yīng)釜中并攪拌12 小時(shí)、過濾，再將濾渣按照先用質(zhì)量濃度為95%的乙醇洗滌再用蒸餾水洗滌的 順序交替洗滌3次，再然后將濾渣在室溫、真空度為-0.1MPa的條件下千燥10 小時(shí)，得到前軀體粉末；四、將27.70gLiOH，H2O與前軀體粉末球磨混合5小 時(shí)得到混合物，再將混合物在85(TC的條件下燒結(jié)IO小時(shí)，即得鋰離子電池 正極材料。
將本實(shí)施方式所得正極材料、乙炔黑和聚偏二氟乙烯按照正極材料乙炔 黑聚偏二氟乙烯為80 : 10 : 10的質(zhì)量比球磨混合5小時(shí)，然后將混合物涂 在用95%的乙醇清洗過三次的鋁箔上，再將涂有混合物的鋁箔在IO(TC的條件 下烘干、20MPa下壓制成型，得到正極，然后以金屬鋰為負(fù)極，北京化學(xué)試劑研究所生產(chǎn)的BLE-5T型電解液為電解液，組裝成CR2032扣式電池，然后 采用廣東省深圳市新威爾電子有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為BTS的紐扣電池充放電 測(cè)試儀上進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，其中電壓區(qū)間為2.8V 4.5V。
本實(shí)施方式所用的球磨機(jī)為南京大學(xué)儀器廠生產(chǎn)的QM-3SP04的行星式 球磨機(jī)。
由圖l (具體實(shí)施方式
七十所得電池正極材料的X射線衍射圖。)和圖2 (本實(shí)施方式所得鋰離子電池正極材料的X射線衍射圖)的對(duì)比可知，本實(shí) 施方式所得鋰離子電池正極材料的結(jié)晶度比具體實(shí)施方式
七十所得電池正極 材料的結(jié)晶度高；由圖3(具體實(shí)施方式
七十所得電池正極材料的放電曲線圖) 和圖4 (本實(shí)施方式所得鋰離子電池正極材料的放電曲線圖)的對(duì)比可知，本 實(shí)施方式所得鋰離子電池正極材料的放電容量和放電平臺(tái)均比具體實(shí)施方式
七十所得電池正極材料的放電容量和放電平臺(tái)高；由圖5 (具體實(shí)施方式
七十 所得電池正極材料的循環(huán)性能曲線圖)和圖6 (本實(shí)施方式所得鋰離子電池正 極材料的循環(huán)性能曲線圖)可知，在30次循環(huán)后本實(shí)施方式所得鋰離子電池 正極材料的容量保持率達(dá)到了 98.6%，而具體實(shí)施方式
七十所得電池正極材 料的容量保持率僅為95.5%,說明本實(shí)施方式所得鋰離子電池正極材料比具體 實(shí)施方式七十所得電池正極材料循環(huán)性能好。
權(quán)利要求
1、用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料LiCoxNiyMnzO2的方法，其特征在于用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料LiCoxNiyMnzO2的方法如下一、依照化學(xué)式LiCoxNiyMnzO2，按Li元素、Ni元素與Mn元素摩爾比為x∶y∶z的比例分別稱取鈷鹽、鎳鹽和錳鹽，然后溶于蒸餾水中，得到體系1，其中0≤x，0≤y，z≤1，x、y、z不同時(shí)為0；二、將碳酸鈉和氨水溶于蒸餾水中，得到體系2，其中體系1中鈷離子、鎳離子和錳離子總物質(zhì)的量與碳酸鈉物質(zhì)的量比為(x+y+z)∶1；三、在二氧化碳?xì)夥?、水溫?0℃～60℃、pH值為8～9的條件下將體系1與體系2加入到蒸餾水中，然后在攪拌速度為500～1000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌12小時(shí)、過濾，再將濾渣用質(zhì)量濃度為95％的乙醇及蒸餾水洗滌的順序交替洗滌3次，再然后將濾渣在室溫、真空度為-0.1MPa的條件下干燥10小時(shí)，得到前軀體粉末；四、將鋰源與前軀體粉末按1～1.3∶1的摩爾比球磨混合2～6小時(shí)，再在600℃～900℃的條件下燒結(jié)10小時(shí)，即得鋰離子電池正極材料LiCoxNiyMnzO2；其中步驟一體系1中鈷鹽的濃度為0.5～2mol/L；步驟三中體系1與體系2的體積比為1∶1，蒸餾水與體系1的體積比為2.5～10∶1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料 LiCoxNiyMnz02的方法，其特征在于步驟一中所述的鈷鹽為硫酸鈷、乙酸鈷和 硝酸鈷中的 一 種或其中幾種的組合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極 材料LiCoxNiyMr^02的方法，其特征在于步驟一中所述的鎳鹽為硫酸鎳、乙酸 鎳和硝酸鎳中的一種或其中幾種的組合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料 LiCOxNiyMnz02的方法，其特征在于步驟一中所述的錳鹽為硫酸錳、乙酸錳和 硝酸錳中的一種或其中幾種的組合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或4所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正 極材料LiCoxNiyMnz02的方法，其特征在于步驟二中氨水的濃度為0.1 0.5 mol/L。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料LiCoxNiyM^02的方法，其特征在于步驟三中水溫為50°C。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4或6所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電 池正極材料LiCoxNiyMnz02的方法，其特征在于步驟三中攪拌速度為800轉(zhuǎn)/ 分。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料 LiCoxNiyMnz02的方法，其特征在于步驟四中所述的鋰源為碳酸鋰或氫氧化鋰。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4、 6或8所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子 電池正極材料LiCoxNiyMnz02的方法，其特征在于步驟四中球磨的物料比為10二 lo
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料 LiCoxNiyMnz02的方法，其特征在于步驟四中燒結(jié)溫度為850°C
全文摘要
用二氧化碳作催化劑制備鋰離子電池正極材料LiCo_xNi_yMn_zO₂的方法，它涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有方法中碳酸鹽溶液的堿性較低導(dǎo)致正極材料結(jié)晶度差，正極放電容量低、充放電循環(huán)次數(shù)少的問題。本發(fā)明方法如下1.將鈷鹽、鎳鹽、錳鹽溶于蒸餾水得到體系1；2.將碳酸鈉與氨水溶于蒸餾水中，得到體系2；3.將體系1與體系2加入到蒸餾水中后過濾，再將濾渣干燥，得到前軀體粉末；4.將鋰源與前軀體粉末球磨混合后燒結(jié)，即得鋰離子電池正極材料。本發(fā)明制得的鋰離子電池正極材料結(jié)晶度高、放電容量高，并且30次循環(huán)后本發(fā)明制得的鋰離子電池正極材料的容量保持率達(dá)到了98.6％。
文檔編號(hào)H01M4/04GK101552332SQ20091007211
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者宇 王, 英 田, 趙儒衿, 超 鄧 申請(qǐng)人:哈爾濱師范大學(xué)