锂离子电池层状结构正极材料的制备方法

摘要

本发明提供一种锂离子电池层状结构正极材料（Li(NixCoyMn1-x-y-zAlz)O2，0≤x+y+z≤1，0≤x≤1,0≤y≤1，0≤z≤0.1）的制备方法，该方法绿色环保，是以镍盐、钴盐、锰盐和铝盐中的一种或几种为原料，再加上葡萄糖、乳酸、乳酸钠等有机络合剂中的一种或几种，与碱溶液一起进行共沉淀反应，生成球形或类球形氢氧化物前驱体。经洗涤、干燥后，与锂源混合，再经预烧和烧结，得到锂离子正极材料。本发明制备的前驱体材料的颗粒分布较均匀、比表面积大；所述的层状正极材料的能量密度高、放电电压高、充放电结构稳定；所述的正极材料的制备工艺较简单，生产成本低廉，且所用的络合剂绿色环保、无污染。

主权项

一种锂离子电池层状结构正极材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1) 第一溶液为：将镍盐、钴盐和锰盐中的一种或几种配制成金属阳离子浓度为0.5～2.5mol/L的溶液；或将镍盐、钴盐和锰盐中的一种或几种与铝盐配制成金属阳离子浓度为0.5～2.5mol/L的溶液，其中溶液中的铝离子与金属阳离子的摩尔比不大于10%；2) 配制浓度为1～5mol/L的络合剂溶液，为第二溶液；3) 配制浓度为0.25～5mol/L的碱溶液，为第三溶液；4) 将第一溶液，第二溶液与第三溶液分别泵入反应釜，调节第一溶液与第二溶液的流量，使反应釜中的混合液中金属阳离子与络合剂的摩尔比为0.1:1～2:1，控制第三溶液的流量来调节混合反应液的pH值，进行沉淀反应，搅拌速度250～800转/分钟，控制pH值为9～12，反应温度为50～85℃；5) 在50～85℃的温度下恒温陈化反应5～18小时后，离心洗涤反应产物至pH值小于8，经60～120oC真空干燥后，得到氢氧化物前驱体；6) 将氢氧化物前驱体与锂盐以摩尔比1:0.95～1:1.25的比例混合均匀后进行球磨，然后将球磨好的混合物在400～600oC预烧3～8小时后，再经700～1000oC烧结4～16小时，粉碎后过300~500目筛，得到锂离子正极材料Li(NixCoyMn1‑x‑y‑zAlz)O2，其中0≤x+y+z≤1，0≤x≤1, 0≤y≤1，0≤z≤0.1；上述步骤1)中所述的镍盐、钴盐、锰盐和铝盐均为可溶性盐，所述可溶性盐为硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐、醋酸盐中的一种；上述步骤2)中所述的络合剂为蔗糖、葡萄糖、果糖、乳酸、乳酸钠、葡萄糖酸钠、聚丙烯酸钠和丁二酸钠中的一种或几种的混合物；上述步骤3)中所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或几种的混合物；上述步骤6)中所述的锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、硫酸锂、氯化锂中的一种或几种的混合物；上述步骤6)中所述的球磨的速度为200~500rpm，时间1~6小时，球磨剂为乙醇；所述预烧和烧结在管式炉中进行，并在烧结过程中通入20~600mL/min流量的空气或氧气。