Al₂O₃包覆锰基层状晶体锂电池正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及锂电池的正极材料的制备，具体是一种Al2O3包覆锰基层状晶体锂电池正极材料的制备方法。该方法经过以下步骤：一、(Ni0.166Co0.166Mn0.688)(OH)2前驱体颗粒的制备；二、高温固相法制备层状晶体结构Li[Li0.20Ni0.133Co0.133Mn0.534]O2；三、通过Al2O3包覆来增加Li[Li0.20Ni0.133Co0.133Mn0.534]O2颗粒产物的性能。本发明的优点是：1、其产物的能量比大于钴酸锂，且成本低；2、产物作为正极材料的的安全性好；3、产物的使用寿命长；4、经过Al2O3包覆的锰基层状晶体结构的颗粒具有更高的充放电比容量和循环寿命并且安全性更好。

主权项

一种Al2O3包覆锰基层状晶体锂电池正极材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤，a.将NiSO4，CoSO4，MnSO4按摩尔比例配成水溶液，正离子摩尔浓度比Ni∶Co∶Mn＝0.133∶0.133∶0.534，最终所有正离子的浓度总和为2.0摩尔/升；b.将步骤a获得的金属离子溶液加入氮气氛围的搅拌反应器中，搅拌并加热，控制温度在60℃；c.将浓度为2.0摩尔/升的Na0H溶液缓慢的滴入上述搅拌反应器中，以产生(Ni0.166Co0.166Mn0.688)(OH)2颗粒的沉淀，滴入速度2～6毫升/分钟；在滴入NaOH水溶液的同时，缓慢滴入浓度为4.0摩尔/升的氨水；滴入NaOH溶液和氨水过程中，控制搅拌反应器中反应溶液的pH值在11.0，NH3+的浓度值在0.36摩尔/升。d.将(Ni0.166Co0.166Mn0.668)(OH)2颗粒产物过滤出来并在100～150℃干燥，得到颗粒状(Ni0.166Co0.166Mn0.668)(OH)2前驱体；e.将颗粒状(Ni0.166Co0.166Mn0.668)(OH)2前驱体与LiOH·H2O粉末均匀混合起来，混合摩尔比例为Li+∶其他金属离子总和＝1.3∶0.8；f.将步骤e获得的混合粉末置于空气氛围的烧结炉中，先在450-520℃加热4-7个小时，然后升温至800-1000℃在空气中烧结10-20个小时即可得到层状晶体结构Li[Li0.20Ni0.133Co0.133Mn0.534]O2颗粒产物；g.将前面所得到的Li[Li0.20Ni0.133Co0.133Mn0.534]O2颗粒产物悬浮置于搅拌反应器内的浓度为0.1摩尔/升的Al(NO3)3溶液中搅拌均匀，Al(NO3)3溶液的总量以最后Al2O3的质量占总产物的3％的比例来计算；h.将浓度为0.2摩尔/升的氨水缓慢滴入搅拌反应器中，将溶液中的Al3+离子全部以Al(OH)3的形式沉淀出来；i.前一步骤的沉淀物过滤出来并在空气中300℃加热烘干即可得到Al2O3包覆的Li[Li0.20Ni0.133Co0.133Mn0.534]O2颗粒最终产物。