锂离子电池5V级正极材料球形LiNi<SUB>0.5</SUB>Mn<SUB>1.5</SUB>O<SUB>4</SUB>的制备方法

摘要

一种锂离子电池5V级正极材料球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄的制备工艺，属于能源材料及新材料制备技术领域。该工艺为：将按摩尔比为3∶1的比例配制好的锰盐和镍盐混合水溶液，与可溶性碳酸盐或碳酸氢盐水溶液及氨或乙二胺水溶液进行反应，生成球形MnCO₃－NiCO₃，离心分离、洗涤、干燥后在空气中于400～600℃下热处理，得到球形Mn₂O₃－Ni₂O₃粉体，再与锂盐化合物混合，经过700～900℃高温热处理制备出球形LiNi_0.5Mn_1.5O₄产品。本发明制备出的LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料纯度高，具有较高的比容量；产品颗粒呈球形，振实密度高，可达到2.2～2.5g·cm^－3；球形颗粒还为进一步进行表面包覆提高材料的循环稳定性提供了有利条件，在高比能高功率锂离子电池领域具有很大的应用价值。

主权项

1.一种锂离子电池5V级正极材料球形LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：1)按化学计量比分别称取锰源化合物和镍源化合物，在搅拌条件下用去离子水溶解配制成Ni+Mn的浓度为1～5mol/L的镍锰混合溶液；2)称取可溶性碳酸盐或碳酸氢盐化合物，用去离子水溶解配制成CO32-或HCO3-的浓度为1～5mol/L的碳酸盐或碳酸氢盐溶液；3)配制浓度为0.5～2mol/L的氨水或乙二胺溶液；4)将步骤1)、步骤2)和步骤3)中分别配制的镍锰混合溶液、碳酸盐或碳酸氢盐溶液、以及氨水或乙二胺溶液用泵分别连续输入到带搅拌的反应器中，控制镍锰离子与碳酸根或碳酸氢根离子的摩尔比为1∶1，控制反应器内反应液的pH值为8～10，控制反应温度为40～60℃；5)将步骤4)反应后所得到的物料转入固液分离器中进行固液分离，用去离子水洗涤固液分离所得的固体产物至洗涤水的pH值小于7.5为止，洗涤后的产物在干燥器中干燥，得到球形MnCO3-NiCO3粉体；6)将步骤5)所得到的球形MnCO3-NiCO3粉体在空气中于400～600℃下热处理4～10小时，获得球形Mn2O3-Ni2O3粉体；7)称取一定量的锂源化合物，以无水乙醇为介质在球磨机中球磨，制得锂源化合物浆料，锂源化合物为CH3COOLi·2H2O、Li2CO3和LiOH·H2O中的一种；8)按摩尔比Li∶(Mn+Ni)＝0.9～1.1∶2的比例称取步骤6)所得的球形Mn2O3-Ni2O3粉体和步骤7)所得的锂源化合物浆料进行搅拌混合，再置于干燥器中干燥；9)将步骤8)所得产物在空气中于700～900℃下热处理8～20小时后即获得球形LiNi0.5Mn1.5O4。