一種復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料，包括鋰鎳鈷錳氧化物和二元鋰化物，二元鋰化物致密包覆鋰鎳鈷錳氧化物形成二次顆粒；所述鋰鎳鈷錳氧化物的通式為LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1，且0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1；所述二元鋰化物的通式為LiNiaMnbO2，其中a+b=1，且0＜a＜1，0＜b＜1；在鋰鎳錳鈷氧化物正極表面包覆一層二元鋰化物，能夠有效地提高正極材料的質(zhì)量比容量，由于二元鋰化物中有Mn或者Al的存在，有利于復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有利于提高安全性，制備的復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料性能優(yōu)良。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰離子電池正極材料的制備，特別涉及。
技術(shù)介紹
商品化的鋰離子電池正極材料LiCoO2因鈷資源有限，對環(huán)境不友好，可使用的能量密度較低，安全性能有待提高等問題，難以作為動力電源材料，因此，，開發(fā)LiCoO2的替代產(chǎn)品已成為鋰離子電池界面臨的重要課題。LiNiO2理論容量高，具有較優(yōu)秀的嵌鋰性能，但合成困難，材料的重現(xiàn)性差，主要原因是Ni極易占據(jù)Li的位置，阻止Li+的擴(kuò)散，使其在較高溫度下易發(fā)生分解反應(yīng)，鎳化合物中鎳由+3價變?yōu)?2價，導(dǎo)致可逆容量下降快。錳酸鋰正極材料資源豐富，價格低廉，但尖晶石猛酸鋰容量低，晶體結(jié)構(gòu)易發(fā)生Jahn-Teller效應(yīng)，容量衰減快，循環(huán)性能差；而層狀錳酸鋰是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定物質(zhì)，容量雖高，但循環(huán)時晶型會逐步向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，電化學(xué)性能不穩(wěn)定，容量保持率差。目前開發(fā)高性能、低成本的新型鋰離子電池正極材料的研究思路主要有以下幾個方面(1)充分綜合鈷酸鋰良好的循環(huán)性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低成本等特點，利用分子水平混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成鎳鈷錳等多元素協(xié)同的復(fù)合嵌鋰氧化物；(2)高安全性、價廉、綠色環(huán)保型橄欖石結(jié)構(gòu)的LiMPO4 (M=Fe、Mn、V等)的改性和應(yīng)用；(3)通過對傳統(tǒng)的鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰等正極材料進(jìn)行改性、摻雜或修飾，以改善其理化指標(biāo)和電化學(xué)性能。其中利用具多元素過渡金屬協(xié)同效應(yīng)的鎳鈷錳等復(fù)合嵌鋰氧化物，因其良好的研究基礎(chǔ)及可預(yù)見的應(yīng)用前景而成為近年備受關(guān)注的焦點之一。同時，以N1、Co、Mn組合的二元過渡金屬組分構(gòu)成的層狀LiMO2或尖晶石LiM2O4 (M=NixCoy、NixMny> MnxCoy等)亦一直受到人們的重視。雖然鋰鎳鈷錳氧化物反應(yīng)可逆性好，大電流放電能力強(qiáng)，有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。但是與LiCoO2材料相比，鋰鎳鈷錳氧化物的壓實體密度低，單位壓實體積的能 量密度低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷提供一種高比容量、高壽命的復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案一種復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料，包括鋰鎳鈷錳氧化物和二元鋰化物，二元鋰化物致密包覆鋰鎳鈷錳氧化物形成二次顆粒；所述鋰鎳鈷錳氧化物的通式為LiNixCoyMnz02,其中 x+y+z=l,且 0 <x< 1,0 < y < 1,0 < z < I ;所述二元鋰化物的通式為 LiNiaMnb02，其中 a+b=l，且 0 < a < 1，0 < b < I。所述二元鋰化物通式為LiNiaMnb02，其中a值為0. 3 0. 7，b值為0. 3-0. 7。所述二次顆粒為球狀或類球狀顆粒，二次顆粒的平均粒徑為0.1 10 i! m。以復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料總量為基準(zhǔn)，二元鋰化物的質(zhì)量百分含量為1. 0 40%，鎳鈷錳氧化物的質(zhì)量百分含量為60 99%。以復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料總量為基準(zhǔn)，二元鋰化物的質(zhì)量百 分含量為2. 0 20%，鎳鈷錳氧化物的質(zhì)量百分含量為80 98%。一種復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料的制備方法，包括以下步驟I)按通式LiNiaMnb02其中a+b=l，且0 < a < 1,0 < b < I分別制取鎳鹽溶液、錳鹽溶液和鋰源溶液；2)將步驟I)制得的三種溶液加入容器混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為3 14 ;3)將鋰鎳鈷錳氧化物加入步驟2)制得的混合溶液中混合均勻，然后干燥，在真空狀態(tài)下或惰性氣氛下，在100 1000°C高溫處理，冷卻、研磨，即制得復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料。步驟3)高溫處理時間為0.5 48h。步驟3)高溫處理為高溫干燥或高溫焙燒。所述鋰鹽溶液中鋰源為齒化鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、氧化鋰、過氧化鋰中的一種或多種。所述鎳鹽溶液中鎳鹽為鎳的醋酸鹽、硝酸鹽、齒化物磷酸鹽、銨鹽、氫氧化物或硫酸鹽中的一種或多種；所述錳鹽溶液中錳鹽為錳的醋酸鹽、硝酸鹽、鹵化物磷酸鹽、銨鹽、氫氧化物或硫酸鹽中的一種或多種。本專利技術(shù)制備的復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料在鋰鎳錳鈷氧化物正極表面包覆一層二元鋰化物，能夠有效地提高正極材料的質(zhì)量比容量，由于二元鋰化物中有Mn或者Al的存在，有利于復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有利于提高安全性，制備的復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料性能優(yōu)良，制備方法流程簡短，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。具體實施例方式以下結(jié)合具體實施實例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明實施例1( I)復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料的制備利用分析天平分別精確稱取315g Ni (NO3)2 6H20, 206gMn (NO3) 2 H2O, 25g LiOH分別溶于1000ml水中，利用磁力攪拌進(jìn)行充分溶解和混合，大約攪拌10分鐘，藥品完全溶解，且無可見晶體顆粒；此時，在轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分的機(jī)械攪拌作用下，邊攪拌邊依次將三種配好的溶液和濃度為0. 30mol/L的氨水倒入反應(yīng)容器調(diào)節(jié)pH值為3_14，持續(xù)攪拌形成混濁液。后加入900g粒徑為D50 6. 9um左右的LiNia3Mna3Coa4O2氧化物粉末，溶液加熱至100°C，攪拌至樣品干燥。將干燥后的混合物在700°C的烘箱中真空干燥24h，緩慢降至室溫，經(jīng)過洗滌、干燥后，得到10%LiNi0.4Mn0.602包覆LiNia3Mna3Coa4O2的D50為7. 5 y m左右的復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料。(2)正極的制備將上述正極材料、碳黑和聚偏二氟乙烯(PVDF)以95 2 3的重量比充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍瑢⒌玫降幕旌衔锇?. 5 1的重量比與N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合均勻制得正極漿料。采用涂布機(jī)將所得正極漿料均勻地涂布在鋁箔集流體上，于140°C下干燥，分切、壓延后得到正極極片，正極極片上含有5克的復(fù)合正極材料。(3)負(fù)極的制備將天然石墨、碳黑和PVDF以91 3 6的重量比混合，將得到的混合物按2 1的重量比與N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合均勻制成負(fù)極漿料。再將該漿料均勻地涂布在銅箔集流體上，于140°C下干燥，分切、壓延后得到負(fù)極極片，負(fù)極極片上含有3. 2克的鈦系復(fù)合材料。(4)電池的裝配 將上述正、負(fù)極極片與聚丙烯隔膜卷繞成方型鋰離子電池的電極組，并將該電極組裝入50毫米X 34毫米X 5毫米方形電池殼中，制成電池Kl。實施例2利用分析天平分別精確稱取492g NiSO4 6H20，317g MnSO4 H20,45g LiOH，分別溶于1000ml水中，利用磁力攪拌進(jìn)行充分溶解和混合。大約攪拌10分鐘，藥品完全溶解，且無可見晶體顆粒。此時，在轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分的機(jī)械攪拌作用下，邊攪拌邊依次將三種配好的溶液和濃度為10%的氨水倒入反應(yīng)容器調(diào)節(jié)pH值為3-14，持續(xù)攪拌形成混濁液。后加A 820g粒徑為D509. 6 y m左右的LiNia2Mna3Coa5O2氧化物粉末，溶液加熱至100°C，攪拌至樣品干燥。將干燥后的混合物在800°C的烘箱中真空干燥24h，緩慢降至室溫，經(jīng)過洗滌、干燥后，得到18%LiNiQ.6Mna402包覆LiNia2Mna3Coa5本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種復(fù)合鋰鎳鈷錳氧化物鋰離子正極材料，其特征在于：包括鋰鎳鈷錳氧化物和二元鋰化物，二元鋰化物致密包覆鋰鎳鈷錳氧化物形成二次顆粒；所述鋰鎳鈷錳氧化物的通式為LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1，且0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1；所述二元鋰化物的通式為LiNiaMnbO2，其中a+b=1，且0＜a＜1，0＜b＜1。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉國剛，
申請(專利權(quán))人：彩虹集團(tuán)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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