一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，所述富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料分子式為Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2。其制備方法即首先將有機沉淀劑恒溫水浴攪拌溶于有機溶劑中得到溶液1；然后將可溶性的鈷鹽、鎳鹽、錳鹽和鋰鹽超聲溶解于去離子水中得到溶液2；然后將溶液2勻速滴加到溶液1中，控制溫度40-80℃下反應(yīng)2-4h后于100-120℃烘干，所得固體粉末在高溫管式爐系統(tǒng)中，階段升溫并煅燒后隨爐冷卻至室溫即得到具有較好的電化學(xué)性能，顆粒均勻，形貌特征為球形或橢球形的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料。其制備工藝相對簡單，適于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的LiL2Ni0.13Co0.13Mn0.5402制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自商業(yè)化的正極材料鈷酸鋰(LiCoO2)發(fā)展以來[1]，由于其材料本身容量僅為其理論容量的50% (140mAh/g)，加上鈷資源匱乏以及環(huán)境污染問題，各國學(xué)者不斷深入研究，成功并制備了其他過渡金屬氧化正極材料，如錳酸鋰(LiMnO2),磷酸鐵鋰(LiFePO4)等[2_3]，但是相對低的比能量或功率成為這類材料最致命的缺點，阻礙了這兩個材料的進一步發(fā)展。我國在航天電源應(yīng)用上提出2015年達到230Wh/kg的能量要求，另外在新能源電動汽車用動力電池上，我國和日本等制定了比能量在2020年要高于200Wh/kg的目標(biāo)。要完成這些電池指，比容量高于220mAh/g以上的正極材料開發(fā)成為當(dāng)務(wù)之急。
[0003]在新型研發(fā)的鋰離子電池正極材料中，一種由Li2MnO3和層狀LiMO2 (M=Mn，Ni,Co)形成的層狀富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料XLi2MnO3-(1-x)LiMO2,由于超過250mAh/g的比能量，成為下一代正極材料而引起廣泛的關(guān)注。該料除了在比容量上有明顯優(yōu)勢外，安全性、生產(chǎn)成本也優(yōu)于現(xiàn)正極材料。
[0004]目前，富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料研究較多的是Lih2Niai3Coai3Mna54O2[4]，共沉淀法是目前研究該材料最多的一種方法之一，具有合成反應(yīng)溫度低，計量比準(zhǔn)確，產(chǎn)品粒度、形貌易于控制等特點。但是該方法工藝復(fù)雜，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)(氣體保護、PH值、氨水用量、反應(yīng)溫度、攪拌速度等)，得到沉淀還需長時間陳化、多次抽濾清洗、烘干，再與鋰鹽研磨混合。該方法步驟多且繁瑣，大大增減生產(chǎn)成本。樊勇利，中國電子科技集團公司第十八研究所，申請?zhí)?00610130302.6，以NaOH作為沉淀劑，ΝΗ3.Η20作為絡(luò)合劑，通過控制反應(yīng)條件(PH值、氨水用量、反應(yīng)溫度、攪拌速度等)來得到N1、Co、Mn共沉淀前驅(qū)體，制備工藝復(fù)雜，滿足 不了富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料在電池領(lǐng)域中的應(yīng)用需要，難以工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]參考文獻
[1]T.Belin, F.Epron, Mater.Sc1.Eng.119 (2005) 105.[2]B.Lin, Z.Wen, J.Han, X.ffu, Solid State 1nics 179 (2008) 1750.[3]C.Deng, S.Zhang, B.L.Fu, S.Y.Yang, L.Ma, J.Alloys Compd.496(2010) 521.[4]N.Yabuuchi, K.Yoshii, S.-T.Myung, 1.Nakai, S.Komaba, J.Am.Chem.Soc.133 (2011) 4404。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述的制備工藝復(fù)雜等技術(shù)問題而提供一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，該制備方法具有工藝相對簡單，對生產(chǎn)設(shè)備要求低且制備出富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的電化學(xué)性能優(yōu)異。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)原理
本發(fā)明將有機沉淀劑恒溫水浴攪拌溶于乙醇中，另外將鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽超聲溶解于去離子水中；然后將后者中溶液勻速滴加到前者有機沉淀劑溶液中，反應(yīng)3h后,控制溫度為100-120°C進行烘干得到固體粉末。這樣即保證了過渡金屬乙酸鹽分子在液相中與有機沉淀劑原子級別的完全混合，又保證鋰鹽同時與過渡金屬鹽一起加入，不用調(diào)節(jié)PH及抽濾，混合反應(yīng)得到均勻沉淀，并通過固相燒結(jié)法制備出富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料 Li1 2Ni0.13C0。.13M11。.5402 ο
[0008]本發(fā)明有機共沉淀法與傳統(tǒng)共沉淀法相比，本發(fā)明所采用有機沉淀劑方法制備，得到沉淀更均勻，工藝簡單，易于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，具有較高的經(jīng)濟價值。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料含有L1、N1、Co、Mn和O元素，其分子式為IA2Niai3Coai3Mna54O2t5
[0010]上述的一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，即采用有機共沉淀法，具體包括以下步驟:
(1)、將有機沉淀劑恒溫水浴攪拌溶于有機溶劑中，得到溶液I;
所述的有機沉淀劑選自8-羥基喹啉或8-羥基喹啉衍生物；
所述的有機溶劑為乙醇、丙酮、氯仿、苯或稀酸的一種或兩種以上；
(2)、將可溶性的鈷鹽、鎳鹽、錳鹽和鋰鹽超聲溶解于去離子水中，得到溶液2；
(3)、將步驟(2)所得溶液2勻速滴加到步驟(I)所得的溶液I中，控制溫度40-80°C，轉(zhuǎn)速為400-600r/min條件下反應(yīng)2-4h后再控制溫度為100-120°C烘干，所得固體粉末在高溫管式爐系統(tǒng)中，控制升溫速率為2-10°C /min升溫至200°C保溫2_4h，然后再控制升溫速率為2-10°C /min升溫至400-500°C預(yù)煅燒4_6h，然后控制升溫速率為2_10°C /min升溫至800-900°C煅燒6-18h，隨爐冷卻至室溫即得到富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料。
[0011]上述的一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法Li12Nici l3Cotl l3Mnci 54O2的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將有機沉淀劑與有機溶劑按有機沉淀劑:有機溶劑為0.5-5mol:lL的比例進行混合，然后控制轉(zhuǎn)速為400-600r/min、溫度為40_80°C條件下攪拌溶解得溶液I ;
所述的有機沉淀劑為8-羥基喹啉或8-羥基喹啉衍生物；
所述的有機溶劑為乙醇、丙酮、氯仿、苯或稀酸的一種或兩種以上；
(2)、將可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽與去離子水按可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的總摩爾量:去離子水為0.5-5mol:lL的比例進行混合后于超聲條件下溶解得到溶液2 ；
所述的可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的量，按摩爾比計算，即鋰鹽:鎳鹽:鈷鹽:錳鹽中金屬離子比例為1.2:0.13:0.13:0.54 ；
所述的可溶性的鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、乙酸鈷中的一種或兩種以上復(fù)配；
可溶性的鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、乙酸鎳中的一種或兩種以上復(fù)配；
可溶性的錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、乙酸錳中的一種或兩種以上復(fù)配；
可溶性的鋰鹽為自碳酸鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰中的一種或兩種以上復(fù)配； (3)、將步驟(2)所得的溶液2控制滴加速率為0.l-20ml/min勻速滴加到步驟(I)所得的溶液I中，水浴條件下控制溫度40-80°C，轉(zhuǎn)速為400-600r/min條件下反應(yīng)2_4h后控制溫度為100-120°C烘干，得到黃色固體粉末；
上述溶液2和溶液I的用量，按溶液I中的有機沉淀劑:溶液2中可溶性鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽為0.1-1Omol:1mol ；
(4)、將步驟(3)所得的黃色固體粉末放在高溫管式爐系統(tǒng)中，控制升溫速率為2-10°C /min的速率升溫至200°C保溫2_4h，然后再控制升溫速率為2_10°C /min的速率升溫至400-500°C預(yù)煅燒4-6h，然后控制升溫速率為2-10°C /min的速率升溫至800_900°C煅燒6-18h，隨爐冷卻至室溫即得富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料IA2Niai3Coai3Mna54Oy
[0012]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，本發(fā)明采用有機溶劑作為沉淀劑，在制備過程中金屬鹽離子在液相中與有機溶劑原子級別的完全混合，同時鋰鹽與鈷鹽、鎳鹽，錳鹽一起加入，不用調(diào)節(jié)pH、陳化、抽濾清洗，因此制備方法簡單，適于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，具有較高的經(jīng)濟價值。
[0013]最終獲得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料顆粒粒徑小，易于燒結(jié)，燒結(jié)后產(chǎn)物均勻，粒徑分布均一，并且具有較好的電池性能和電化學(xué)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1、實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的XRD圖；
圖2、實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料SEM圖；
圖3、實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料在0.5C倍率下的循環(huán)性能曲線圖；
圖4、實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料在0.5C倍率下的首次和50次充放電曲線；
圖5、實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料在不同倍率下的循環(huán)性能曲線圖。
【具體實施方式】
[0015]下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0016]實施例1
一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料含有L1、N1、Co、Mn和O元素，其分子式為Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.5402。
[0017]上述的一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)、將6.3870g (過量1%)有機沉淀劑與55ml有機溶劑按有機沉淀劑:有機溶劑為ImolilL的比例進行混合，然后控制轉(zhuǎn)速為500r/min、溫度為80°C條件下攪拌溶解得溶液I ;
所述的有機沉淀劑為8-羥基喹啉；
所述的有機溶劑為乙醇；
(2)、將可溶性的1.6190g鈷鹽、L6176g鎳鹽、6.61742g錳鹽和6.4273g鋰鹽與50ml去離子水按可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的總摩爾量:去離子水為lmol:1L的比例進行混合后于超聲20min下得到溶液2 ；
所述的可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的量，按摩爾比計算，即鋰鹽:鎳鹽:鈷鹽:錳鹽中金屬離子比例為1.2:0.13:0.13:0.54 ；
所述的可溶性的鈷鹽為乙酸鈷；
可溶性的鎳鹽為乙酸鎳；
可溶性的錳鹽為乙酸錳；
可溶性的鋰鹽為乙酸鋰；
(3)、將步驟(2)所得的溶液2控制滴加速率為0.lml/min勻速滴加到步驟(I)所得的溶液I中，水浴條件下控制溫度80°C，轉(zhuǎn)速為500r/min條件下反應(yīng)3h后控制溫度為120°C烘干，得到黃色固體粉末；
上述溶液2和溶液I的用量，按溶液I中的有機沉淀劑8-羥基喹啉:溶液2中可溶性的鈷鹽、鎳鹽，猛鹽和鋰鹽為lmol:1mol ；
(4)、將步驟(3)所得的黃色固體粉末放在高溫管式爐系統(tǒng)中，控制升溫速率為5°C/min的速率升溫至200°C保溫2h，然后再控制升溫速率為5°C /min的速率升溫至500°C預(yù)煅燒4h，然后控制升溫速率為5°C /min的速率升溫至900°C煅燒12h，隨爐冷卻至室溫即得富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mn0.5402。
[0018]將上述所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mna54O2利用X射線衍射儀進行掃描，結(jié)果如圖1所示，從圖1中可以看出，其出峰尖銳，(006)/(012)和(108)/(110)裂峰明顯，(003)對(104)峰值強度的比值/_//_大于1.2，由此表明了實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mna54O2具有良好的層狀結(jié)構(gòu)。
[0019]上述所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mna54O2通過透射電子顯微鏡進行觀察，其在放大倍數(shù)為15000倍下獲得的SEM圖見圖2所示，從圖2可以看出，上述所得富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mna54O2的形貌基本都為球形或橢球形粒徑小，顆粒大小比較均勻，粒徑分布均一。
[0020]將上述所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Li1Jiai3C0ai3Mna54O2組裝成電池，組裝步驟如下:
1、正極極片的制備
將上述所得富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mnc1.5402、導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)聚偏二氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量比為80:10:10的比例混合，然后置于磁力攪拌器上攪拌成均勻漿料，均勻涂布于鋁箔上，120°C真空干燥3h后，制成直徑為14mm的圓形正極極片；
2、電池負極的制備
在干燥的手套箱中刮去高純金屬鋰片表面氧化層，露出光澤的金屬表面即得電池負
極；
3、扣式實驗電池組裝
在充滿氬氣的真空手套箱中組裝成CR2016型扣式電池。電解液為LiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC)(體積比為1:1)，金屬鋰片為電池負極，隔膜為Celgard2400聚丙烯薄膜。在CR2016型扣式電池正極殼中放入正極極片，將隔膜覆蓋在正極極片上，滴加電解液后，再將金屬鋰片即電池負極輕輕置于隔膜上，再放入作為支撐材料的泡沫鎳，將電池負極殼蓋到正極殼上，進而組裝成扣式實驗電池。
[0021]實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Li12Nici l3Coci l3Mntl 54O2的電池性能通過組裝后的CR2016型扣式電池，在LAND電池測試系統(tǒng)CT2001A上進行測試，采用
0.5C、1C和2C的倍率條件分別進行測試。測試結(jié)果見圖3、圖4和圖5所示。
[0022]圖3為實施例1富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mna54O2組裝成扣式實驗電池后，在0.5C倍率下的前50次充放電比容量和循環(huán)效率曲線。從圖3可得出，
0.5C充放電條件下實施例1所得的三元錳基富鋰的鋰離子電池正極材料首次充、放電比容量分別為311.8mAh/g和237.1mAh/g,首次庫倫效率為76.0%，從第二次開始，充放電效率均達到98.0%以上。
[0023]圖4為實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料組裝成扣式實驗電池后在0.5 C倍率下的首次和第50次充放電曲線圖。圖4中的I為首次充電曲線、2為首次放電曲線、3為第50次充電曲線、4為第50次放電曲線。從圖4中可以看出，實施例1所得富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料存在明顯的4.5V高電壓充電平臺，50次充放電后放電比容量為188.4mAh/g，庫倫效率為99.3%。由此表明，本發(fā)明的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Liu3Nia2tlCoa2tlMna47O2的電池性能良好。
[0024]圖5為實施例1所得的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料組裝成扣式實驗電池后在I C和2C倍率下的前50次放電比容量曲線，圖5中的a表示IC倍率下的前100次放電曲線、b表示2C倍率下的前1000次放電曲線。從圖5中可以看出，在IC倍率下放電時，最高放電比容量為203.6mAh/g，100次平均放電比容量為174.2mAh/g，在2C倍率下放電時，最高放電比容量為178.1mAh/g，100次平均放電比容量為155.7mAh/g。由此表明，本發(fā)明的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料在高倍率條件下，表現(xiàn)出優(yōu)異的電池性能。
[0025]實施例2
一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料含有L1、N1、Co、Mn和O元素，其分子式為IA2Niai3Coai3Mna54O2t5
[0026]上述的一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，即采用有機共沉淀法，具體包括以下步驟:
(1)、將有機沉淀劑與有機溶劑按有機沉淀劑:有機溶劑為0.5mol:lL的比例進行混合，然后控制轉(zhuǎn)速為400r/min、溫度為40°C條件下攪拌溶解得溶液I ;
所述的有機沉淀劑為8-羥基喹啉；
所述的有機溶劑為乙醇；
(2)、將可溶性的鈷鹽、鎳鹽、錳鹽和鋰鹽與去離子水，按可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的總摩爾量:去離子水為0.5mol:lL的比例進行混合后于超聲20min下得到溶液2 ；
所述的可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的量，按摩爾比計算，即鋰鹽:鎳鹽:鈷鹽:錳鹽中金屬離子比例為1.2:0.13:0.13:0.54 ；
所述的可溶性的鈷鹽為乙酸鈷；
可溶性的鎳鹽為乙酸鎳；
可溶性的錳鹽為乙酸錳；
可溶性的鋰鹽為乙酸鋰； (3)、將步驟(2)所得的溶液2控制滴加速率為0.lml/min勻速滴加到步驟(I)所得的溶液I中，水浴條件下控制溫度40°C，轉(zhuǎn)速為400r/min條件下反應(yīng)2h后控制溫度為120°C烘干，得到黃色固體粉末；
上述溶液2和溶液I的用量，按溶液I中的有機沉淀劑:溶液2中可溶性鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽為0.lmol:1mol ；
(4)、將步驟(3)所得的黃色固體粉末放在高溫管式爐系統(tǒng)中，控制升溫速率為5°C/min的速率升溫至200°C保溫2h，然后再控制升溫速率為5°C /min的速率升溫至400°C預(yù)煅燒6h，然后控制升溫速率為5°C /min的速率升溫至900°C煅燒6h，隨爐冷卻至室溫即得富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mna 5402。
[0027]實施例3
一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料含有L1、N1、Co、Mn和O元素，其分子式為IA2Niai3Coai3Mna54O2t5
[0028]上述的一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，即采用有機共沉淀法，具體包括以下步驟:
(1)、將有機沉淀劑與有機溶劑按有機沉淀劑:有機溶劑為2.5mol:lL的比例進行混合，然后控制轉(zhuǎn)速為500r/min、溫度為60°C條件下攪拌溶解得溶液I ;
所述的有機沉淀劑為8-羥基喹啉；
所述的有機溶劑為乙醇；
(2)、將可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽與去離子水，按可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的總摩爾量:去離子水為2.5mol:lL的比例進行混合后于超聲20min下得到溶液2 ；
所述的可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的量，按摩爾比計算，即鋰鹽:鎳鹽:鈷鹽:錳鹽中金屬離子比例為1.2:0.13:0.13:0.54 ；
所述的可溶性的鈷鹽為乙酸鈷；
可溶性的鎳鹽為乙酸鎳；
可溶性的錳鹽為乙酸錳；
可溶性的鋰鹽為乙酸鋰；
(3)、將步驟(2)所得的溶液2控制滴加速率為10ml/min勻速滴加到步驟(I)所得的溶液I中，水浴條件下控制溫度60°C，轉(zhuǎn)速為500r/min條件下反應(yīng)3h后控制溫度為120°C烘干，得到黃色固體粉末；
上述溶液2和溶液I的用量，按溶液I中的有機沉淀劑:溶液2中可溶性的鈷鹽、鎳鹽，猛鹽和鋰鹽為5mol: lmol ；
(4)、將步驟(3)所得的黃色固體粉末放在高溫管式爐系統(tǒng)中，控制升溫速率為5°C/min的速率升溫至200°C保溫2h，然后再控制升溫速率為5°C /min的速率升溫至500°C預(yù)煅燒4h，然后控制升溫速率為5°C /min的速率升溫至900°C煅燒12h，隨爐冷卻至室溫即得富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mna 5402。
[0029]實施例4
一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料含有L1、N1、Co、Mn和O元素，其分子式為IA2Niai3Coai3Mna54O2t5
[0030]上述的一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，即采用有機共沉淀法，具體包括以下步驟:
(1)、將有機沉淀劑與有機溶劑按有機沉淀劑:有機溶劑為5mol:lL的比例進行混合，然后控制轉(zhuǎn)速為600r/min、溫度為80°C條件下攪拌溶解得溶液I ;
所述的有機沉淀劑為8-羥基喹啉；
所述的有機溶劑為乙醇；
(2)、將可溶性的鈷鹽、鎳鹽、錳鹽和鋰鹽與去離子水，按可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的總摩爾量:去離子水為5mol:1L的比例進行混合后于超聲20min下得到溶液2 ；
所述的可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的量，按摩爾比計算，即鋰鹽:鎳鹽:鈷鹽:錳鹽中金屬離子比例為1.2:0.13:0.13:0.54 ；
所述的可溶性的鈷鹽為乙酸鈷；
可溶性的鎳鹽為乙酸鎳；
可溶性的錳鹽為乙酸錳；
可溶性的鋰鹽為乙酸鋰；
(3)、將步驟(2)所得的溶液2控制滴加速率為20ml/min勻速滴加到步驟(I)所得的溶液I中，水浴條件下控制溫度80°C，轉(zhuǎn)速為600r/min條件下反應(yīng)4h后控制溫度為120°C烘干，得到黃色固體粉末；
上述溶液2和溶液I的用量，按溶液I中的有機沉淀劑:溶液2中可溶性的鈷鹽、鎳鹽，猛鹽和鋰鹽為IOmol:1mol ；
(4)、將步驟(3)所得的黃色固體粉末放在高溫管式爐系統(tǒng)中，控制升溫速率為5°C/min的速率升溫至200°C保溫2h，然后再控制升溫速率為5°C /min的速率升溫至500°C預(yù)煅燒4h，然后控制升溫速率為5°C /min的速率升溫至900°C煅燒18h，隨爐冷卻至室溫即得富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料Lih2Niai3Coai3Mn0.5402。
[0031]綜上所述，本發(fā)明提供的一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料具有容量大、循環(huán)性能好，生產(chǎn)成本低，便于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)等。進一步，富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料具有較好的電池性能和電化學(xué)性能，對鋰離子電池的發(fā)展具有重大的實際意義和社會價值，對我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有良好的推動作用。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的實施方式的舉例，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法，所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料含有L1、N1、Co、Mn和O元素，其分子式為Lih2Nia 13CoQ.13Μηα5402，其特征在于具體包括以下步驟: (1)、將有機沉淀劑恒溫水浴攪拌溶于有機溶劑中，得到溶液I; 所述的有機沉淀劑為8-羥基喹啉或8-羥基喹啉衍生物； 所述的有機溶劑為乙醇、丙酮、氯仿、苯或稀酸的一種或兩種以上； (2)、將可溶性的鈷鹽、鎳鹽、錳鹽和鋰鹽超聲溶解于去離子水中，得到溶液2; (3)、將步驟(2)所得溶液2勻速滴加到步驟(1)所得的溶液I中，控制溫度40-80°C，轉(zhuǎn)速為400-600r/min條件下反應(yīng)2-4h后再控制溫度為100-120°C烘干，所得固體粉末在高溫管式爐系統(tǒng)中，控制升溫速率為2-10°C /min升溫至200°C保溫2_4h，然后再控制升溫速率為2-10°C /min升溫至400-500°C預(yù)煅燒4_6h，然后控制升溫速率為2_10°C /min升溫至.800-900°C煅燒6-18h，隨爐冷卻至室溫即得到 富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料； 上述溶液2和溶液I的用量，按溶液I中的有機沉淀劑:溶液2中可溶性鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽為0.1-1Omol:1mol。
2.如權(quán)利要求1所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法LiuNiai3Coai3Mna54O2的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的溶液I是將有機沉淀劑與有機溶劑按有機沉淀劑:有機溶劑為0.5-5mol:lL的比例進行混合，然后控制轉(zhuǎn)速為.400-600r/min、溫度為40-80°C條件下攪拌溶解得到的。
3.如權(quán)利要求2所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法LiuNiai3Coai3Mna54O2的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的有機沉淀劑為8-羥基喹啉； 所述的有機溶劑為乙醇。
4.如權(quán)利要求3所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法LiL2Ni0.13Co0.13Μη0.5402的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的溶液2是將可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽與去離子水按可溶性的鈷鹽、鎳鹽，錳鹽和鋰鹽的總摩爾量:去離子水體積為0.5-5mol:lL的比例進行混合后于超聲條件下溶解得到的； 所述的可溶性的鈷鹽、鎳鹽、錳鹽和鋰鹽的量，按摩爾比計算，即鋰鹽:鎳鹽:鈷鹽:錳鹽中金屬離子比例為1.2:0.13:0.13:0.54 ； 所述的可溶性的鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、乙酸鈷中的一種或兩種以上復(fù)配； 可溶性的鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、乙酸鎳中的一種或兩種以上復(fù)配； 可溶性的錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、乙酸錳中的一種或兩種以上復(fù)配； 可溶性的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰中的一種或兩種以上復(fù)配。
5.如權(quán)利要求4所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法IA2Niai3Coai3Mna54O2的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的可溶性的鈷鹽為乙酸鈷； 可溶性的鎳鹽為乙酸鎳； 可溶性的錳鹽為乙酸錳； 可溶性的鋰鹽為乙酸鋰。
6.如權(quán)利要求5所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法LiL2Ni0.13Co0.13Μη0.5402的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的勻速滴加即控制滴加速率為.0.l-20ml/min將溶液2滴加到溶液I中。
7.如權(quán)利要求6所述的富鋰三元復(fù)合鋰離子電池正極材料的制備方法LiL2Ni0.13Co0.13Μη0.5402的制備方法，其特征在于步驟(3)控制升溫速率為5°C /min升溫至200°C保溫2-4h，然后再控制升溫速率為5°C /min升溫至400-500°C預(yù)煅燒4_6h，然后控制升溫速率為5°C /min升溫至900°C煅燒6_18h。
【文檔編號】H01M4/505GK103956477SQ201410176821
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】徐群杰, 袁小磊, 賴春艷, 靳雪, 周羅增, 劉新暖 申請人:上海電力學(xué)院