本發明專利技術提供了制備高功率鋰離子電池正極材料的方法，所述正極材料為LiNixCo1-x-yMnyO2(0≤x,y≤1,x+y≤1)，它包括以下步驟：選擇0.1~10μm的模板球體，再對其乳化分散，然后先加入金屬鹽溶液，之后加入沉淀劑，金屬離子在沉淀劑的作用下均勻沉降在模板球體表面，再對表面沉降有金屬離子的模板球體熱濾得到有機-無機復合核殼結構材料，與鋰鹽均勻混合后，熱處理得到空心正極材料；所述金屬鹽為Ni、Co、Mn金屬鹽。本發明專利技術所得的三元材料具有規則的空心球形貌、粒徑粒度分布均勻，能增強活性物質對非水電解質的吸貯/釋放能力，有效縮短鋰離子的嵌入/脫嵌，從而增強了鋰離子電池的儲存/傳輸能力，為大電流高倍率充放電提供了有效支撐，合成的三元材料可應用于動力電池材料。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池
，具體涉及一種高功率鋰離子電池正極材料LiNixCo1_x_yMny02 (O ^ x, y ^ I, x+y ( I)的制備方法。
技術介紹
自20世紀90年代索尼公司成功將LiCoO2推向商業化市場之后，鋰離子電池因其比容量高、循環壽命長、安全性能好、環境友好型等優點在國內外得到廣泛于各種手機、筆記本等移動終端設備，但由于高溫及過充性能差，加之鈷的毒性與昂貴使其在高功率動力電池領域(電動自行車，電動車，通訊基站設備，武器裝備以及航天航空設備等)受到限制。因此，尋求一種高功率可替代鋰離子正極材料成為拓展其應用領域的熱點。 鎳鈷錳酸鋰材料，即三元材料LiNixCOl_x_yMny02 (O ^ x, y ^ I, x+y ( I)成為人們競相研究的熱門之一。但三元材料并非LiCoO2, LiNiO2, Li2MnO4的三者的簡單熔合。一方面，三元材料汲取LiCoO2循環穩定性好、LiNiO2克容量高、Li2MnO4安全廉價的優點，克服了LiCoO2耐過充性能差、LiNiO2制備困難、Li2MnO4高溫Mn溶解的劣勢；另一方面，Co可以減少陽離子混合站位增強層狀結構的穩定性，Ni可以提供材料的容量，Mn可降低材料成本，提高安全性和穩定性。三元材料利用Ni，Co, Mn三者的協同效應，最大限度的發揮材料的潛在優勢。然而三元材料與LiCoO2相比，其電導率偏低導致其大電流放電及高倍率性能的發揮受到極大挑戰。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種操作簡單、成本低廉、可明顯改善大電流發電性能的高功率型鋰離子正極材料的制備方法，該正極材料鎳鈷錳酸鋰LiNixCOl_x_yMny02(0<x，y< l，x+y< I)。為此，本專利技術采用以下技術方案它包括以下步驟選擇O. ΓΙΟ μ m的模板球體，再對其乳化分散，然后先加入金屬鹽溶液，之后加入沉淀劑，金屬離子在沉淀劑的作用下均勻沉降在模板球體表面，再對表面沉降有金屬離子的模板球體熱濾得到有機-無機復合核殼結構材料，與鋰鹽均勻混合后，熱處理得到空心正極材料；所述金屬鹽為Ni、Co、Mn金屬鹽。在采用上述技術方案的基礎上，本專利技術還可采用以下進一步的技術方案所述熱處理為將過濾得到的有機-無機復合核殼結構材料在空氣氣氛下，以2 5°C /min的升溫速率升溫至40(T50(TC，在此溫度下保溫4 6h。再以2 10°C /min的升溫速率升溫至75(Tl000°C，在此溫度下保溫12 30h，之后直接在空氣中淬冷至室溫。該正極材料制備過程中所用的Ni、Co、Mn金屬鹽是金屬的硝酸鹽，硫酸鹽，氯化鹽，乙酸鹽中的一種或幾種。該正極材料制備過程中所用的模板球體是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球，聚苯乙烯(PS)，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)中的一種。該正極材料制備過程中制備過程中所用的沉淀劑是尿素，碳酸銨，碳酸氫氨中的一種或幾種。所述正極材料制備過程中所用的鋰鹽是LiF、Li2C03、LiN03、LiOH、Li2SO4,CH3COOLi、LiCl中的一種或幾種。所述鎳鈷錳酸鋰的化學式可以是LiNia 5Mna502、LiNil73Col73Mnl73O2,LiNia8CoaiMnaiO2' LiNi。.4Coa2Mna202、LiNia5Coa3Mna2O2' LiNia7Coa15Mna15O2 中的一種或幾種。所述正極材料的顆粒直徑可以從納米到微米級別的調配，具體受制于所用硬模板的粒徑。 模板法是近年來制備納微粉體的重要方法。從某種程度上能真正實現對納微結構的有效控制。這種方法對制備條件要求不高，操作簡單。通過調整模板制備過程中的各參數可以得到粒度均勻分布、粒徑可控、易摻雜和容易控制的材料。模板法的原理是利用結構基質作為模板，結構基質如多孔氧化鋁、納米碳管、多孔玻璃、大空格離子交換樹脂、沸石分子篩、高聚物、反向膠束等。通過合成適度尺寸和結構的模板作為主題，利用物化方法向其中填充各種金屬、非金屬或半導體材料，從而獲得所需特定尺寸和功能的客體納米結構陣列，如自組裝結構、實心納米線或空心納米球、單組分材料或復合材料乃至包裹生物材料等。由于采用本專利技術的技術方案，本專利技術利用模板輔助法合成三元材料LiNixC0l_x_yMnyO2(O ^x, y ^ I, x+y ( I);本專利技術與現有技術相比具有如下優點I)、所得三元材料具有規則的空心球形貌、粒徑粒度分布均勻，克服了傳統固相反應法不易獲得具有規則、均一形貌材料的缺點，有利于對材料的進一步加工。通過改變投料比可以調節三元材料空心球的粒徑。2)、利用模板法合成的三元材料具有中空結構，空心球型形貌表面疏松多孔的結構有助于材料與電解液的充分接觸與潤濕，能增強活性物質對非水電解質的吸貯/釋放能力，有效縮短鋰離子的嵌入/脫嵌，從而增強了鋰離子電池的儲存/傳輸能力，為大電流高倍率充放電提供了有效支撐，合成的三元材料可應用于動力電池材料。附圖說明圖I為本專利技術模板法合成中空三元材料的示意圖。圖2熱處理后中空球型鋰離子正極材料電鏡圖。圖3熱處理后中空球型鋰離子正極材料X-射線圖。圖4熱處理后中空球型鋰離子正極材料裝配成扣電高倍率放電循環圖具體實施例方式實施例I :取2mL聚苯乙烯球( 2 μ m)于50mL燒杯中，滴加95%乙醇5mL,去離子水25mL,并超聲IOmin使其分散后取出，置于80°C恒溫水浴槽內，將溶解后的NiS04、CoS04、MnS04 (摩爾比Ni : Co:Mn=I :1:1)溶液B以及CO (NH2) 2溶液A依次加入燒杯中，CO (NH2) 2與金屬鹽的摩爾比為6:1，攪拌速度為300rph。反應24h后熱過濾，濾餅真空80°C干燥。與LiNO3按計量比混勻后，放在馬弗爐中，以5°C/min的升溫速率升溫至450°C，在此溫度下保溫5h。再以10°C /min的升溫速率升溫至850°C，在此溫度下保溫24h，之后直接在空氣中淬冷至室溫。得到正極三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/302。實施例2取ImL聚丙烯球(IOOnm)與50mL燒杯中，滴加95%乙醇5mL,去離子水15mL,并超聲IOmin使其分散后取出，置于80°C恒溫水浴槽內，將溶解后的NiCl2、CoCl2, MnCl2 (摩爾比Ni : Co :Mn=8:1:1)溶液B以及(NH4) 2C03溶液A依次加入燒杯中，(NH4) 2C03與金屬鹽的摩爾比為4:1，攪拌速度為300rph。反應24h后熱過濾，濾餅真空80°C干燥。與LiOH按計量比混勻后，放在馬弗爐中，以2°C/min的升溫速率升溫至480°C，在此溫度下保溫4h。再以5°C /min的升溫速率升溫至800°C，在此溫度下保溫28h，之后直接在空氣中淬冷至室溫。得到正極三元材料LiNi0.8Co0.如0. A。實施例3 取ImL聚甲基丙烯酸甲酯球(30nm)與50mL燒杯中，滴加95%乙醇5mL,去離子水15mL，并超聲IOmin使其分散后取出，置于80°C恒溫水浴槽內，將溶解后的Ni (NO3)2、Co (NO3)2、Mn(NO3)2(摩爾比Ni :Co:Mn=4:2:2)溶液B以及NH4HCO3溶液A依次加入燒杯中，NH4HC本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種制備高功率鋰離子電池正極材料的方法，所述正極材料為LiNixCo1？x？yMnyO2(0≤x,y≤1,x+y≤1)；其特征在于，它包括以下步驟：選擇0.1~10μm的模板球體，再對其乳化分散，然后先加入金屬鹽溶液，之后加入沉淀劑，金屬離子在沉淀劑的作用下均勻沉降在模板球體表面，再對表面沉降有金屬離子的模板球體熱濾得到有機？無機復合核殼結構材料，與鋰鹽均勻混合后，熱處理得到空心正極材料；所述金屬鹽為Ni、Co、Mn金屬鹽。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王盈來，姜應律，張欣瑞，楊國凱，
申請(專利權)人：浙江南都電源動力股份有限公司，杭州南都電池有限公司，杭州南都能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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