CN101719422B - 一种锂离子电容和电池的正极材料及其制备方法 - Google Patents
一种锂离子电容和电池的正极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101719422B CN101719422B CN201010013567A CN201010013567A CN101719422B CN 101719422 B CN101719422 B CN 101719422B CN 201010013567 A CN201010013567 A CN 201010013567A CN 201010013567 A CN201010013567 A CN 201010013567A CN 101719422 B CN101719422 B CN 101719422B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- phase
- lithium
- particle diameter
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title abstract description 20
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title abstract 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 19
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 16
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 abstract 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 8
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 229940116007 ferrous phosphate Drugs 0.000 description 2
- 229910000155 iron(II) phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- SDEKDNPYZOERBP-UHFFFAOYSA-H iron(ii) phosphate Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O SDEKDNPYZOERBP-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- OQVYMXCRDHDTTH-UHFFFAOYSA-N 4-(diethoxyphosphorylmethyl)-2-[4-(diethoxyphosphorylmethyl)pyridin-2-yl]pyridine Chemical compound CCOP(=O)(OCC)CC1=CC=NC(C=2N=CC=C(CP(=O)(OCC)OCC)C=2)=C1 OQVYMXCRDHDTTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910012820 LiCoO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电容和电池的正极材料，其通式是LixMgyMzOn，M为Co、Fe、Ni、Mn或Ti，x+2y+3z＝2n。制备时将原料按Li∶Mg∶M的摩尔比为11∶2∶5称重混合后研磨，然后反复进行加温固相反应及研磨，直至晶相检测无离析出的Li或Mg的单独氧化物相，最后制备成单相成份大于99％的LixMgyMzO3n粉体。本发明作为正极材料使得锂离子电池的性能指标得到了70％以上的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种固溶体氧化物材料，尤其是一种应用于锂离子电容和电池正极的固溶体氧化物材料。
背景技术
自从日本索尼公司1990年商品化生产锂离子电池以来，锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、开路电压高、安全无污染等一系列优点，越来越多地引起国内外电池工业的重视，其研发和生产也是电池行业的热门技术领域。2005年以后，锂离子电容异军突起，电容量比铅酸电池还要高两倍以上。锂离子电容的充电时间只需几十秒，兼具高能量密度、小型化、薄型化、轻量化、高安全性、长循环寿命与低成本的特点，符合便携、移动产品的要求，具有极高的经济应用价值和前景。因此，锂离子电容和电池被称为新世纪移动设备的最佳小型电源。但为了使锂离子电容和电池性能进一步提高，尚需解决以下主要问题：a.需开发出放电电压高、容量大、充放电循环寿命长的正极材料，这种材料需与电解质有较好的电相容性，以减少接触电阻；b.需开发不发生枝状结晶、充放电循环寿命长的负极材料；c.需开发出高导电率的聚合物电解质，目前研究较多的聚醚类固体电解质经掺杂后，导电率仍较低，电池的内阻大、放电电流小。d.降低材料和加工制造成本。这其中找到新型的大容量锂离子电容和电池用正极材料成为技术关键点。
锂离子电池正极材料一直是限制锂离子电池和电容发展的关键，和负极材料相比，正极材料能量密度和功率密度低，并且是引发锂离子电池安全性隐患的主要原因。正极材料的发展主要集中体现在寻求高能量密度、高功率密度、环境友好、使用安全和价格便宜的电极材料，目前研究最多的是锰酸锂(LiMn2O4，如申请号为200410044225.3的中国专利公开的“锂离子蓄电池正极活性材料尖晶石型锰酸钾”)和钴酸锂(LiCoO2)。此外如申请号为200410039176.4的中国专利公开的“锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂”和申请号为200610106983.2的中国专利公开的“一种掺杂磷酸亚铁锂正极材料”，均采用磷酸亚铁锂作为正极材料，其温度性能很好，但电容量相对不高。申请号为200810018806.8的中国专利“锂电池的正极材料及高温固相烧结制备方法”，公开了LiMgTaO4、LiMgVO4、LiMgNbO4等三种复合氧化物作为锂离子电池正极材料，以五价的金属盐作为原料，但是所用材料成本较高，电性能一般。
发明内容
为了克服现有技术放电电化学容量低和循环特性差的不足，本发明提供一种新型锂离子电容和电池用正极材料，使得初始比电容量和循环比电容量等性能指标明显提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种与LiCoO2层状结构类似的固溶体氧化物材料，其通式是LixMgyMzOn，其中M为Co、Fe、Ni、Mn或Ti，以及其他化合价为3+的金属离子，x、y、z、n均为正整数，满足x+2y+3z＝2n的复合氧化物固溶体正极材料。
本发明还提供所述的正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1.以Li、Mg和M或者Li、Mg或M的氧化物为原料，M为Co、Fe、Ni、Mn或Ti，将纯度为99.9％的Li、Mg和M或者Li、Mg或M的氧化物按Li∶Mg∶M的摩尔比为11∶2∶5称重，充分搅拌混合，得到混合物。
2.将步骤1得到的混合物在球磨机中研磨，进一步混合，直至三种原料粉末的粒径达到0.01-10微米范围。
3.对步骤2得到的混合物进行加温固相反应，加温条件是：炉温由室温升温至400-950℃，升温速度低于50℃/分，保温3-100h，然后随炉冷却，冷却速度低于50℃/分。由于加温固相过程中粉末会结成大块，将粉末取出后研磨至粒径为0.2-35微米范围。
4.将步骤3得到的混合物放入高温烧结炉中由室温升温至450-1050℃，升温速度低于50℃/分，保温3-60h，然后随炉冷却，冷却速度低于50℃/分；将反应后的产物研磨均匀至粒径为0.5-15微米。
5.进行晶相检测，若晶相检测结果有离析出的摩尔比含量大于1％的Li或Mg的单独氧化物晶相，则重复上述步骤3和步骤4，若无离析出的摩尔比含量大于1％的Li或Mg的单独氧化物相，即为合格，最后制备成纯净的单相成份大于99％的LixMgyMzO3n粉体。该粉体晶相微观结构为与LiCoO2一样的层状结构，即所述的锂离子电池正极材料，结束过程。
步骤1的原料也可以采用可分解为Li、Mg或M的氧化物的化合物，比如Li、Mg或M的可分解的硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碱式盐和碱等。
步骤1的原料中至少一种选择颗粒度超细的1-500nm的纳米粉体原料最优。
步骤2、步骤3和步骤4的研磨过程可以采取湿磨或干磨两种方式，干磨就是固体原料直接混合研磨；湿磨可以加入有机溶剂或者纯水与料混合后研磨，研磨后要烘干在继续下道步骤。所述的有机溶剂采用乙醇或丙酮。
本发明的有益效果是：本发明所述的LixMgyMzO3n作为正极材料可与负极材料锂片或石墨匹配制备锂离子电池。通过实验表明，制备的锂离子电池初始比电容量可以达到260mAh/g以上，首次可逆循环放电比电化学容量为260±5mAh/g。现有技术中LiCoO2电池的比电化学容量最高值只能达到190mAh/g左右，一般商品化产品最好的比电化学容量约150mAh/g左右，以本发明所述的LixMgyMzO3n作为正极材料使得锂离子电池的性能指标得到了70％以上的提高。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1为Li11Mg2Co5O15的X-射线衍射图。显示其微观结构与LiCoO2类似；
图2为衍射峰角度位置，与LiCoO2角度位置比照图，可以看出峰的稍微偏移。
具体实施方式
实施例1：
采用Li11Mg2Co5O15作为锂电池正极材料，采用高温固相烧结的方法制备，包括以下步骤：
1.以Li2O、Mg(OH)2和Co3O4为原材料，将纯度为99％的Li2O、Mg(OH)2和Co3O4按Li∶Mg∶Co比11∶2∶5摩尔比充分混合，推荐使用至少一种原材料达到超细纳米化，即Li2O、Mg(OH)2和Co3O41中至少一种的粒径小于10nm。
2.然后在球磨机中研磨此混合物，直至所有粉末的粒径达到2微米以下，越细越好。
3.针对此混合物的加温条件是：炉温由室温升温至500℃，保温50h，随炉冷却，升温和冷却速度均为每分钟5℃。将粉末取出粉碎至粒径为1微米，研磨均匀。
4.再次放入高温烧结炉中由室温升温至750℃，保温36h，冷却，升温和冷却速度均为每分钟5℃。将粉末取出研磨至粒径为1微米。
5.用X-射线衍射(XRD)测定其晶相，若有离析出的摩尔比含量大于1％的Li或Mg单独氧化物相，重复上述步骤3和步骤4，若晶相无离析出的Li、Mg单独氧化物相，即为合格，制备成功纯度大于99％、接近纯相的Li11Mg2Co5O15，晶相为与LiCoO2一样的层状结构锂电池正极材料。如图1所示，其微观结构与LiCoO2类似，但是根据图2显示，其衍射角度有偏移，表明Mg2+嵌入此结构体系，并且形成了固溶体。
本发明的正极材料可与负极材料锂片或者石墨匹配制备锂离子电池，初始比电容量最高可以达到260mAh/g以上，首次可逆循环放电比电容量为260±5mAh/g，这一结果已经比现有最优商品电池提高70％以上。
实施例2：
采用Li11Mg2Co5O15作为锂电池正极材料，采用高温固相烧结的方法制备，包括以下步骤：
1.以LiOH、MgCO3和Co(CH3COO)2为原材料，将纯度为99％的Li2O、MgCO3和Co(CH3COO)2按Li∶Mg∶Co比11∶2∶5摩尔比充分混合；
2.然后在球磨机中球磨，粉末的粒径达到3微米。
3.针对Li11Mg2Co5O15的加温条件是：炉温由室温升温至600℃，保温35h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟30℃。将粉末取出粉碎至粒径为0.5-10微米，研磨均匀。
4.再次放入高温烧结炉中由室温升温至1050℃，保温3h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟30℃。将粉末取出研磨至粒径为0.5-10微米。
5.进行X-射线衍射(XRD)测定其晶相，若有离析出的摩尔比含量大于1％的Li或Mg单独氧化物相，重复上述步骤3、4，若晶相无离析出的Li、Mg单独氧化物相，即为合格，制备成功纯度大于99％接近纯相的Li11Mg2Co5O15，晶相为与LiCoO2一样的层状结构锂电池正极材料。
实施例3：
采用Li11Mg2Fe5O15作为锂电池正极材料，采用高温固相烧结的方法制备，包括以下步骤：
1.以Li2CO3、Mg(NO3)2和Fe(OH)2为原材料，将纯度为99.99％的Li2O、Mg(OH)2和Fe3O4按Li∶Mg∶Fe比11∶2∶5摩尔比充分混合。
2.然后在球磨机中加入乙醇研磨，粉末的粒径达到10微米，在120℃烘干驱除乙醇。
3.研磨后混合物放入高温烧结炉中进行烧制。将炉温由室温升温至600℃，保温至50h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟1℃。将粉末再次研磨粉碎至粒径为0.8微米。
4.再次放入高温烧结炉中由室温升温至950℃，保温10h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟1℃，将粉末再次研磨粉碎至粒径为0.8微米。
5.进行晶相检测，若有离析出的摩尔比含量大于1％的Li、Mg单独氧化物相，重复上述步骤3、4，若晶相无离析出的Li、Mg单独氧化物相，即为合格，最终制备成功纯净的单相Li11Mg2Fe5O15锂电池正极材料。
实施例4：
采用Li11Mg2Ni5O15作为锂电池正极材料，采用高温固相烧结的方法制备，包括以下步骤：
1.以Li2CO3、Mg(NO3)2和Ni(OH)2为原材料，将纯度为99.99％的Li2O、Mg(OH)2和Ni2O3按Li∶Mg∶Ni比11∶2∶5摩尔比充分混合。
2.然后在球磨机中加入乙醇研磨，粉末的粒径达到10微米，在120℃烘干驱除乙醇。
3.研磨后混合物放入高温烧结炉中进行烧制。将炉温由室温升温至600℃，保温至50h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟1℃。将粉末再次研磨粉碎至粒径为0.8微米。
4.再次放入高温烧结炉中由室温升温至950℃，保温10h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟1℃。将粉末再次研磨粉碎至粒径为0.8微米。
5.进行晶相检测，若有离析出的摩尔比含量大于1％的Li、Mg单独氧化物相，重复上述步骤3、4，若晶相无离析出的Li、Mg单独氧化物相，即为合格，最终制备成功纯净的单相Li11Mg2Ni5O15锂电池正极材料。
实施例5：
采用Li11Mg2Mn5O15作为锂电池正极材料，采用高温固相烧结的方法制备，包括以下步骤：
1.以Li2CO3、Mg(NO3)2和Ni(OH)2为原材料，将纯度为99.99％的Li2O、Mg(OH)2和Mn3O4按Li∶Mg∶Mn比11∶2∶5摩尔比充分混合。
2.然后在球磨机中加入乙醇研磨，粉末的粒径达到10微米，在120℃烘干驱除乙醇；
3.研磨后混合物放入高温烧结炉中进行烧制。将炉温由室温升温至600℃，保温至50h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟1℃。将粉末再次研磨粉碎至粒径为0.8微米。
4.再次放入高温烧结炉中由室温升温至450℃，保温100h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟1℃。将粉末再次研磨粉碎至粒径为0.8微米。
5.进行晶相检测，若有离析出的摩尔比含量大于1％的Li、Mg单独氧化物相，重复上述步骤3、4，若晶相无离析出的Li、Mg单独氧化物相，即为合格，最终制备成功纯净的单相Li11Mg2Ni5O15锂电池正极材料。
实施例6：
采用Li18Mg2Ti4O19作为锂电池正极材料，采用高温固相烧结的方法制备，包括以下步骤：
1.以Li2CO3、Mg(NO3)2和TiO2为原材料，将纯度为99.99％的Li2O、Mg(OH)2和TiO2按Li∶Mg∶Ti比9∶1∶2摩尔比充分混合。
2.然后在球磨机中研磨，粉末的粒径达到5微米；
3.研磨后混合物放入高温烧结炉中进行烧制。将炉温由室温升温至600℃，保温至50h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟50℃。将粉末再次研磨粉碎至粒径为3微米。
4.再次放入高温烧结炉中由室温升温至550℃，保温60h，随炉冷却，升温和冷却速度为每分钟50℃。将粉末再次研磨粉碎至粒径为3微米。
5.进行晶相检测，若有离析出的摩尔比含量大于1％的Li、Mg单独氧化物相，重复上述步骤3、4，若晶相无离析出的Li、Mg单独氧化物相，即为合格，最终制备成功纯净的单相Li11Mg2Ni5O15锂电池正极材料。
本发明测试用的匹配的负极材料采用锂片或石墨，具有充放电可逆性好、容量大和放电平台低的特点。电化学容量通常指单位质量的活性物质充电或放电到最大程度时的电量，一般用mAh/g表示。理想的负极材料的电极电位应与金属锂接近，随锂的嵌入量不同变化不大(相对于Li+/Li之间变化)，是比较适合的负极材料。
电解质的作用是在电池内部正负极之间形成良好的离子导电通道。本发明中的电解质材料为1molL-1的LiPF6。碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯的混合溶液(两者的摩尔比为1∶1)。隔膜为商品化膜。本发明的电极材料还可以用于与其它负极材料、电解质及附属材料匹配。
Claims (3)
1.一种锂离子电容和电池的正极材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1.以纯度为99.9％的Li、Mg和M为原料，或者以纯度为99.9％的Li、Mg和M的氧化物为原料，M为Co、Fe、Ni、Mn或Ti，将原料按Li∶Mg∶M的摩尔比为11∶2∶5称重，充分搅拌混合，得到混合物；
步骤2.将步骤1得到的混合物在球磨机中研磨，进一步混合，直至三种原料粉末的粒径达到0.01-10微米范围；
步骤3.对步骤2得到的混合物进行加温固相反应，加温条件是：炉温由室温升温至400-950℃，升温速度低于50℃/分，保温3-100h，然后随炉冷却，冷却速度低于50℃/分；将冷却后的粉末研磨至粒径为0.2-35微米范围；
步骤4.将步骤3得到的混合物放入高温烧结炉中由室温升温至450-1050℃，升温速度低于50℃/分，保温3-60h，然后随炉冷却，冷却速度低于50℃/分；将反应后的产物研磨均匀至粒径为0.5-15微米；
步骤5.进行晶相检测，若晶相检测结果有离析出的摩尔比含量大于1％的Li或Mg的单独氧化物晶相，则重复上述步骤3和步骤4，若无离析出的摩尔比含量大于1％的Li或Mg的单独氧化物相，即为合格，最后制备成单相成份大于99％的LixMgyMzOn粉体，x、y、z、n均为正整数，x+2y+3z＝2n。
2.根据权利要求1的一种锂离子电容和电池的正极材料的制备方法，其特征在于：步骤1所述的原料中至少一种选择颗粒度为1-500nm的粉体。
3.根据权利要求1的一种锂离子电容和电池的正极材料的制备方法，其特征在于：步骤2、步骤3和步骤4所述的研磨采取湿磨或干磨。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010013567A CN101719422B (zh) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | 一种锂离子电容和电池的正极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010013567A CN101719422B (zh) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | 一种锂离子电容和电池的正极材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101719422A CN101719422A (zh) | 2010-06-02 |
| CN101719422B true CN101719422B (zh) | 2012-08-29 |
Family
ID=42433979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010013567A Expired - Fee Related CN101719422B (zh) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | 一种锂离子电容和电池的正极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101719422B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102569770A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 全固态锂二次电池正极材料、其制备方法及全固态锂二次电池 |
| JP2017188428A (ja) | 2016-03-30 | 2017-10-12 | Ｂａｓｆ戸田バッテリーマテリアルズ合同会社 | 非水電解質二次電池用の正極活物質及びその製造方法、並びにそれを用いた非水電解質二次電池 |
| CN108886144B (zh) * | 2016-03-30 | 2022-03-04 | 巴斯夫户田电池材料有限公司 | 用于非水电解质二次电池的正极活性物质及其制造方法、以及使用其的非水电解质二次电池 |
| JPWO2022038451A1 (zh) * | 2020-08-20 | 2022-02-24 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101217073A (zh) * | 2007-12-28 | 2008-07-09 | 上海奥威科技开发有限公司 | 一种混合型聚合物超级电容器 |
| CN101465426A (zh) * | 2007-12-21 | 2009-06-24 | 无锡晶石新型能源有限公司 | 用于锂离子电池的正极材料及其制备方法 |
-
2010
- 2010-01-08 CN CN201010013567A patent/CN101719422B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101465426A (zh) * | 2007-12-21 | 2009-06-24 | 无锡晶石新型能源有限公司 | 用于锂离子电池的正极材料及其制备方法 |
| CN101217073A (zh) * | 2007-12-28 | 2008-07-09 | 上海奥威科技开发有限公司 | 一种混合型聚合物超级电容器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 苏力宏等.镁锂离子二次电池和电容固溶体正极材料制备的探索研究.《第28届全国化学与物理电源学术年会》.2009,第107页17行. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101719422A (zh) | 2010-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103441252B (zh) | 纳米氧化物包覆锂离子电池富锂锰基正极材料的制备方法 | |
| CN101635348B (zh) | 一种含钽的锂离子电池负极材料钛酸锂的制备方法 | |
| CN100583511C (zh) | 一种可充镁电池正极材料硅酸锰镁的制备方法 | |
| CN102255083B (zh) | 一种动力型锂离子电池用层状锰基复合材料及其制备方法 | |
| CN101964412B (zh) | 表面由偶联剂改性的磷酸铁锂/碳复合材料的制备方法 | |
| CN105977458A (zh) | 纳米金刚石粉和石墨烯的复合电极材料及其制备方法 | |
| CN101777644A (zh) | 锂离子电池负极材料碳包覆掺镁钛酸锂的制备方法 | |
| Liu et al. | Synergistic modification of magnesium fluoride/sodium for improving the electrochemical performances of high-nickel ternary (NCM811) cathode materials | |
| CN101800307A (zh) | 锂离子电池负极材料碳包覆掺锰钛酸锂的制备方法 | |
| CN102244232A (zh) | 高容量、高压实密度复合钴酸锂正极材料的制备方法 | |
| CN101222046B (zh) | 锂电池的正极材料及高温固相烧结制备方法 | |
| CN102751489B (zh) | 一种锂离子电池正极材料的制备方法 | |
| CN103794782A (zh) | 一种富锂锰基材料、其制备方法及锂离子电池 | |
| CN107204426A (zh) | 一种锆掺杂改性的氧化镍钴锰锂/钛酸锂复合正极材料 | |
| CN102931383A (zh) | 一种锂离子动力电池复合正极材料的制备方法 | |
| CN103762354A (zh) | 一种LiNi0.5Mn1.5O4材料、其制备方法及锂离子电池 | |
| CN106532041A (zh) | 一种用于钠离子电池的氟硅酸锰钠正极材料及其制备方法 | |
| Zhu et al. | Optimizing the interface engineering and structural stability of nickel-rich layered oxide cathode by dual-function modification | |
| Hu et al. | Revisiting the initial irreversible capacity loss of LiNi0. 6Co0. 2Mn0. 2O2 cathode material batteries | |
| CN100537418C (zh) | 过渡元素掺杂磷酸铁锂粉体的制备方法 | |
| CN102163709B (zh) | 一种锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料及其制备方法 | |
| CN101719422B (zh) | 一种锂离子电容和电池的正极材料及其制备方法 | |
| CN103441256B (zh) | 高碾压密度钛酸锂的制备方法 | |
| CN101219811B (zh) | 锂电池的正极材料及高温固相烧结制备方法 | |
| CN104143626A (zh) | 一种阴阳离子共掺杂的锰酸锂正极材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20100602 Assignee: HUBEI NOPON CHEMICAL Co.,Ltd. Assignor: Northwestern Polytechnical University Contract record no.: 2013420000052 Denomination of invention: Anode material for lithium ion capacitor or battery and preparation method thereof Granted publication date: 20120829 License type: Exclusive License Record date: 20130528 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120829 |