气体氧化-酸液联合处理制备富锂固溶体正极材料的方法

摘要

本发明涉及气体氧化-酸液联合处理制备富锂固溶体正极材料的方法,制备过程:按照锂、镍、锰和钴的离子摩尔比为(1+x):(1-x)·y:(x+z-x·z):(1-x)·k分别称取锂、镍、锰和钴的化合物。在湿磨介质中混入称取镍化合物、锰化合物和钴化合物，湿磨混合后加入氨水和锂化合物，再次湿磨混合，将包含沉淀物的反应混合溶液陈化，加热干燥，置于空气、富氧空气气体或纯氧气氛中,通过两段烧结过程制备前驱物3。前驱物3经过酸溶液处理、干燥和烧结后得富锂固溶体正极材料。本发明制备的电极材料组成均匀,具有优秀的放电性能,特别是在大电流条件下充放电的电流效率高。

主权项

气体氧化‑酸液联合处理制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于制备过程由以下步骤组成:(1)按照锂离子、镍离子、锰离子、钴离子摩尔比为(1+x) : (1‑x)·y : (x+z‑x·z) : (1‑x) ·k分别称取锂的化合物、镍的化合物、锰的化合物和钴的化合物； x、y、z和k的取值范围同时满足以下关系：0.15≤x≤0.60, 0.05≤y≤0.45, 0.125≤z≤0.75, 0.05≤k≤0.45, ‑0.1≤ (2·(1‑x)·y + 4·(x+z‑x·z) + 3·(1‑x) ·k‑x‑3) ≤0.1；反应物总重量是锂的化合物、镍的化合物、锰的化合物及钴的化合物的总重量；按照反应物总重量与湿磨介质的重量比在5: 1～75范围称量湿磨介质；(2)在湿磨介质中混入称取的镍的化合物、锰的化合物和钴的化合物，湿磨混合1小时～15小时，加入氨水使溶液酸度落在pH 10至pH 14之间，加入锂的化合物，湿磨混合1小时～24小时，制备包含沉淀物的反应混合溶液；将包含沉淀物的反应混合溶液在40℃至95℃陈化2小时至24小时，得到前驱物1；在湿磨和陈化过程中通入氧化性气体，将前驱物1中的二价锰氧化为三价锰；将前驱物1用加热干燥方法制备干燥的前驱物2；将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中, 在300℃～550℃温度区间的任一温度烧结3小时～15小时,接着置于空气、富氧气体或纯氧气氛的烧结炉中在800℃～1050℃温度区间的任一温度烧结3小时～24小时,制备前驱物3；(3)将前驱物3与前驱物3的2倍至20倍体积的稀酸或酸式盐溶液在10℃～90℃温度区间的任一温度搅拌混合2小时至15小时，过滤和洗净稀酸或酸式盐的沉淀物先置于120℃～150℃温度区间的任一温度下常压加热干燥，再于200℃～430℃温度区间的任一温度烧结2小时至15小时制得富锂固溶体正极材料。