CN101635355B - 一种用于生产锂电池的正极材料的制作方法 - Google Patents

一种用于生产锂电池的正极材料的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于生产锂电池的正极材料的制作方法。现有的锂锰镍氧或锂锰氧材料的生产主要采用混合烧成技术，成本高，工序复杂，产品也难于广泛地运用在锂电池的生产中。本发明将锂锰镍氧系或锂锰氧系正极材料做为生产锂电池的新型材料，其制作方法包括三个步骤：用分步沉淀法合成Ni-Mn氧化物或Mn的氧化物中间产物；用中间产物合成Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物；将上述Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物制成用于生产锂电池的正极材料。减少工序，节约能源，降低生产成本，得到的化合物组成均匀，性能优良，在制作中可控制中间产物的粒径大小和形态、分散性、比表面积等指标，组装的锂电池有高的放电容量和循环充放电稳定性。

Description

一种用于生产锂电池的正极材料的制作方法
技术领域
本发明涉及电池生产领域，具体涉及一种用于生产锂电池的正极材料的制作方法。
背景技术
现有的锂锰镍氧(即Li-Ni-Mn-O)或锂锰氧(即Li-Mn-O)材料的生产技术有以下两种：一是固体混合烧成技术，这个技术往往生成不均匀组成的氧化物材料，以及造成Li层和Mn+Ni层中的Li和Ni的错位增加；二是先用共沉法合成Ni-Mn或Mn化合物中间产物，如用NaOH，NH4OH共沉生成Ni-Mn或Mn的氢氧化物，或用碳酸盐如NaCO3合成Ni-Mn或Mn的碳酸盐，然后把这些Ni-Mn或Mn的氢氧化物或碳酸盐烧成后得到Ni-Mn或Mn氧化物，再用Ni-Mn或Mn氧化物同Li混合烧成得到Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O。生产成本高，工序复杂，产品也难于广泛地运用在锂电池的生产中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于生产锂电池的正极材料的制作方法，减少工序，节约能源，降低生产成本，得到的化合物组成均匀，性能优良，在制作过程还可控制这些氧化物中间产物的粒径大小和形态，分散性，比表面积等指标。这些性能的控制有利于后续正极材料的合成工艺的控制，制造优良的Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物正极材料，最后达到组装高性能锂电池的目的。
本发明中用于生产锂电池的材料为锂锰镍氧系或锂锰氧系正极
材料，其制作方法包括以下三个步骤：一是用分步沉淀法合成Ni-Mn氧化物或Mn的氧化物中间产物；二是用这个中间产物合成Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物；三是将上述Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物制成用于生产锂电池的正极材料。
本发明中的分步沉淀法包括以下步骤：
A、在一定浓度的MnSO4水溶液中，边搅拌边滴加NaHCO3；
B、在Mn沉淀后，加入一定配比的NiSO4溶液；
C、搅拌均匀后，边搅拌边滴加NaOH；
D、充分搅拌后，过滤，清洗便可得到中间产物。
本发明中的合成Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物包括以下步骤：
A、加入NiSO4溶液时可得到(Ni，Mn)3O4；
B、不加NiSO4溶液时可得到Mn3O4。
本发明中的Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物制成用于生产锂电池的正极材料包括以下步骤：
用得到的(Ni，Mn)3O4或Mn3O4中间产物与锂化合物混合烧成高性能Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O锂电池正极材料，通过控制烧成温度可优化产品的结晶结构和减少缺陷，控制比表面积和粒径等指标。
本发明的优点在于减少工序，节约能源，降低生产成本，得到的化合物组成均匀，性能优良，在制作过程还可控制这些氧化物中间产物的粒径大小和形态、分散性、比表面积等指标，用本发明技术合成的正极材料组装的锂电池有高的放电容量和循环充放电稳定性，成本低廉，运用范围广泛，利于推广。
具体实施方式
下面以最佳实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明中用于生产锂电池的材料为锂锰镍氧系或锂锰氧系正极材料，其制作方法包括以下三个步骤：一是用分步沉淀法合成Ni-Mn氧化物或Mn的氧化物中间产物；二是用这个中间产物合成Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物；三是将上述Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物制成用于生产锂电池的正极材料。
用分步沉淀法生产Ni-Mn氧化物中间产物：
A、向1mol/l MnSO4溶液50ml中，边搅拌边滴下1mol/l NaHCO3溶液105ml，所用的搅拌速度为400rpm，搅拌30分钟；
B、在Mn沉淀后，添加1mol/l NiSO4溶液50ml，搅拌10分钟；
C、搅拌均匀后，边搅拌边滴加NaOH 105ml，搅拌30分钟后，过滤；
D、充分搅拌后，用蒸馏水清洗、过滤，重复3遍后，100℃干燥4小时，便可得到中间产物样品1。
样品1非常易过滤，干燥后不结块不用粉碎，比表面积为163m2/g。用分步沉淀法生产Mn的氧化物中间产物：
A、向1mol/l MnSO4溶液50ml中，边搅拌边滴下1mol/l NaHCO3溶液105ml，所用的搅拌速度为400rpm，搅拌30分钟；
B、在Mn沉淀后，滴下1mol/l NaOH溶液105ml，接着搅拌30分钟后，过滤；
C、用蒸馏水清洗，过滤重复3遍后，100℃干燥4小时，便可得到中间产物样品2。
合成Li-Ni-Mn-或Li-Mn-O氧化物包括以下步骤：
A、加入NiSO4溶液时可得到(Ni，Mn)3O4；
B、不加NiSO4溶液时可得到Mn3O4。
样品1和LiOH H2O以1∶1.04摩尔比称量后，在一自动混合机上混合1小时后，在空气中850℃烧成8小时，得到样品3。
本发明中的Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物制成用于生产锂电池的正极材料包括以下步骤：
以样品3为正极材料，锂金属为负极，1mol/l LiPF6 inEC-DEC(1∶1)。

Claims (2)

1.一种用于生产锂电池的正极材料的制作方法，其特征在于它包括以下三个步骤：
A、合成中间产物(Ni，Mn)3O4或Mn3O4，其步骤为：
a、在一定浓度的MnSO4水溶液中，边搅拌边滴加NaHCO3；
b、在Mn沉淀后，加入一定配比的NiSO4溶液，搅拌均匀后，边搅拌边滴加NaOH；或在Mn沉淀后，边搅拌边滴加NaOH溶液；
c、充分搅拌后，过滤，清洗得到中间产物(Ni，Mn)3O4或Mn3O4；
B、用这个中间产物合成Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物；
C、将上述Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物制成用于生产锂电池的正极材料。
2.如权利要求1所述的一种用于生产锂电池的正极材料的制作方法，其特征在于所述用中间产物合成Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物的步骤是：
用得到的(Ni，Mn)3O4或Mn3O4中间产物与锂化合物混合烧成Li-Ni-Mn-O或Li-Mn-O氧化物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1672275A (zh) * 2002-07-23 2005-09-21 日矿马铁利亚股份有限公司 锂二次电池用正极材料的制造方法
CN1945877A (zh) * 2006-11-01 2007-04-11 北京科技大学 一种锂离子电池用的稳定层状结构正极材料及其制备方法
CN101335348A (zh) * 2008-07-18 2008-12-31 清华大学 锂离子电池5V级正极材料球形LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法

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