CN104269551A - 一种Li-Mn-Cu三元复合电池正极材料及其制备方法 - Google Patents

一种Li-Mn-Cu三元复合电池正极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104269551A
CN104269551A CN201410459631.XA CN201410459631A CN104269551A CN 104269551 A CN104269551 A CN 104269551A CN 201410459631 A CN201410459631 A CN 201410459631A CN 104269551 A CN104269551 A CN 104269551A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
gel
preparation
analyzes pure
heating
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.)
Pending
Application number
CN201410459631.XA
Other languages
English (en)
Inventor
李梦思
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201410459631.XA priority Critical patent/CN104269551A/zh
Publication of CN104269551A publication Critical patent/CN104269551A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三元复合锂离子电池正极材料及其制备方法，它是用锂盐(LiAC)和锰盐(Mn(AC)2)、铜盐(Cu(AC)2)的饱和溶液按Li∶Mn∶Cu=1∶0.5∶0.5的比例混合，并不停摇匀，往混合溶液中先加入一定量柠檬酸(C6H8O7)饱和水溶液，然后用氨水将溶液pH值调至6.0-7.0，再将所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热，当溶液出现粉红色凝胶时，停止加热，将所得凝胶直接放入箱式炉在100-150℃干燥脱水3-6小时，最后将所得干凝胶在放入高温煅烧10-15h，煅烧后研磨即得到最终产品。

Description

一种 Li-Mn-Cu 三元复合电池正极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池三元复合正极材料及其制备方法，特别涉及一种多晶锂锰铁三元材料及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展以及人民物质文化生活水平的提高，人们对电池的需求量越来越大，对电池的性能的要求也越来越高。特别是随着空间技术的发展和军事装备的需求，信息和微电子工业的迅猛发展所带来的大量工业用、民用、医用便携式电子产品的问世，电动汽车的研制和开发，以及环境保护意识的增强，人们对体积小，重量轻，高能量，安全可靠，无污染，可反复充电使用的电池的需求更加迫切。
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。锂离子电池因其电压高、能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点倍受青睐，但随着电子信息技术的快速发展，对锂离子电池的性能也提出了更高的要求。正极材料作为目前锂离子电池中最关键的材料，它的发展也最值得关注。
目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂、尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂。其中，钴酸锂（LiCoO2）制备工艺简单，充放电电压较高，循环性能优异而获得广泛应用。但是，因钴资源稀少、成本较高、环境污染较大和抗过充能力较差，其发展空间受到限制。锰酸锂除了尖晶石结构的LiMn2O4外，还有层状结构的LiMnO2。其中层状LiMnO2比容量较大，但其属于热力学亚稳态，结构不稳定，存在Jahn-Teller效应而循环性能较差。尖晶石结构LiMn2O4工艺简单，价格低廉，充放电电压高，对环境友好，安全性能优异，但比容量较低，高温下容量衰减较严重。磷酸铁锂属于较新的正极材料，其安全性高、成本较低，但存在放电电压低（3.4V）、振实密度低、尚未批量生产等不足。上述几种正极材料的缺点都制约了自身的进一步应用。因此，开发复合正极材料成了锂离子电池正极材料的研究方向之一。其中，层状Li-Mn-Cu-O系列材料（简称三元材料）较好地兼备了各自的优点，弥补了各自的不足，具有高比容量、成本较低、循环性能稳定、安全性能较好等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池三元正极材料及其制备方法。
为实现这一目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
采用溶胶凝胶法制备锂离子电池三元正极材料。
一种锂离子电池三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：
⑴ 分别将锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铜盐(Cu(AC)2・4H2O,分析纯)配成饱和溶液；
⑵ 按Li：Mn：Cu= 1：0.5：0.5的比例混合步骤⑴所配的饱和溶液，并不停摇匀；
⑶ 往⑵中的加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和水溶液，并不停摇匀；
⑷ 加入用氨水将⑶中溶液pH值调至6.0-7.0；
⑸ 将⑷中所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热，加热温度为50-60℃，搅拌速度为100-120r/min；
⑹ 当⑸中溶液出现粉红色凝胶时，停止加热；
⑺ 将所得凝胶直接放入箱式炉在100-150℃干燥脱水3-6小时；
⑻ 将干凝胶在放入高温煅烧10-15h，然后研磨即得到最终产品。
本发明具有下列优点和特性：
⑴ 原料各组分可达到原子级别的均匀混合，产物均匀性好；
⑵ 计量比可精确控制，产物纯度高；
⑶ 产物颗粒尺寸小，粒径分布窄，可通过改变工艺参数进行精确控制；
⑷ 热处理温度及热处理时间可显著降低。
实施例一：
分别取一定量的锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铜盐(Cu(AC)2・4H2O,分析纯)，用去离子水分别配成饱和溶液，再按Li：Mn：Cu = 1：0.5：0.5的比例混合所配的饱和溶液，并不停摇匀，等混合均匀后，再慢慢加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和溶液，加入同时要不停摇匀，再用氨水将溶液pH值调至6.0，调好后，将所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热，加热温度为50℃，搅拌速度为100r/min；当溶液出现粉红色凝胶时，停止加热；将所得凝胶直接放入箱式炉在100℃干燥脱水3小时；将干凝胶在放入高温煅烧10h，然后研磨即得到最终产品。
实施例二：
分别取一定量的锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铜盐(Cu(AC)2・4H2O,分析纯)，用去离子水分别配成饱和溶液，再按Li：Mn：Cu = 1：0.5：0.5的比例混合所配的饱和溶液，并不停摇匀，等混合均匀后，再慢慢加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和溶液，加入同时要不停摇匀，再用氨水将溶液pH值调至6.5，调好后，将所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热，加热温度为55℃，搅拌速度为110r/min；当溶液出现粉红色凝胶时，停止加热；将所得凝胶直接放入箱式炉在130℃干燥脱水4.5小时；将干凝胶在放入高温煅烧13h，然后研磨即得到最终产品。
实施例三：
分别取一定量的锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铜盐(Cu(AC)2・4H2O,分析纯)，用去离子水分别配成饱和溶液，再按Li：Mn：Cu = 1：0.5：0.5的比例混合所配的饱和溶液，并不停摇匀，等混合均匀后，再慢慢加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和溶液，加入同时要不停摇匀，再用氨水将溶液pH值调至7.0，调好后，将所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热，加热温度为60℃，搅拌速度为120r/min；当溶液出现粉红色凝胶时，停止加热；将所得凝胶直接放入箱式炉在150℃干燥脱水6小时；将干凝胶在放入高温煅烧15h，然后研磨即得到最终产品。

Claims (5)

1.一种锂离子电池三元复合正极材料采用溶胶凝胶法制备方法。
2.其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：
⑴ 分别将锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铜盐(Cu(AC)2・4H2O,分析纯)配成饱和溶液；
⑵ 按Li：Mn：Cu= 1：0.5：0.5的比例混合步骤⑴所配的饱和溶液，并不停摇匀；
⑶ 往⑵中的加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和水溶液，并不停摇匀；
⑷ 加入用氨水将⑶中溶液pH值调至6.0-7.0；
⑸ 将⑷中所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热；
⑹ 当⑸中溶液出现粉红色凝胶时，停止加热；
⑺ 将所得凝胶直接放入箱式炉中干燥脱水3-6小时；
⑻ 将干凝胶在放入高温煅烧10-15h，然后研磨即得到最终产品。
3.根据权利要求1所述步骤⑸中，其特征在于，加热温度为50-60℃，搅拌速度为100-120r/min。
4.根据权利要求1所述步骤⑺中，其特征在于，箱式炉保持的温度控制在100-150℃范围内。
5.根据权利要求1所述步骤⑻中，其特征在于，高温煅烧温度控制在在500-600℃范围内。
CN201410459631.XA 2014-09-11 2014-09-11 一种Li-Mn-Cu三元复合电池正极材料及其制备方法 Pending CN104269551A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410459631.XA CN104269551A (zh) 2014-09-11 2014-09-11 一种Li-Mn-Cu三元复合电池正极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410459631.XA CN104269551A (zh) 2014-09-11 2014-09-11 一种Li-Mn-Cu三元复合电池正极材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104269551A true CN104269551A (zh) 2015-01-07

Family

ID=52161057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410459631.XA Pending CN104269551A (zh) 2014-09-11 2014-09-11 一种Li-Mn-Cu三元复合电池正极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104269551A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102891308A (zh) * 2012-09-25 2013-01-23 上海锦众信息科技有限公司 一种锂离子电池富锂正极材料的制备方法
CN103035905A (zh) * 2012-12-21 2013-04-10 深圳市天骄科技开发有限公司 一种锂离子电池多元正极材料球形前驱体的制备方法
EP2736104A1 (en) * 2012-09-17 2014-05-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Lithium-rich solid solution positive electrode composite material and method for preparing same, lithium ion battery positive electrode plate and lithium ion battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2736104A1 (en) * 2012-09-17 2014-05-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Lithium-rich solid solution positive electrode composite material and method for preparing same, lithium ion battery positive electrode plate and lithium ion battery
CN102891308A (zh) * 2012-09-25 2013-01-23 上海锦众信息科技有限公司 一种锂离子电池富锂正极材料的制备方法
CN103035905A (zh) * 2012-12-21 2013-04-10 深圳市天骄科技开发有限公司 一种锂离子电池多元正极材料球形前驱体的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIANG JIA－YUAN，ET AL.: "Preparation and characterization of layered LiMn0.5Ni0.5O2 cathode materials for lithium ion batteries by sol－gel method", 《中山大学学报（自然科学版）》 *
汤宏伟，等: "溶胶－凝胶法制备锂离子蓄电池正极材料", 《电源技术－综述》 *
韩恩山，等: "柠檬酸含量对纳米正极材料LiCo0.05Mn1.95O4的影响", 《研究与设计－电源技术》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104157831B (zh) 一种核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料及其制备方法
CN105428637B (zh) 锂离子电池及其正极材料的制备方法
CN102569781B (zh) 一种高电压锂离子电池正极材料及其制备方法
CN104218234B (zh) 一种高循环性能的锂离子电池复合正极材料及其制备方法
CN105185954B (zh) 一种LiAlO2包覆LiNi1-xCoxO2的锂离子电池正极材料及其制备方法
CN103972499B (zh) 一种改性的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
CN107403913A (zh) 一种表面修饰的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
CN103606667A (zh) 一种锂离子电池材料锰系固溶体正极材料的制备方法
CN104241636A (zh) 一种表面包覆LiAlO2的锂离子电池锰系正极材料及其制备方法
CN103545519A (zh) 一种碳包覆富锂正极材料及其制备方法
CN102751481A (zh) Li2MnO3和LiCoO2的复合正极材料
CN104218233A (zh) 一种高倍率性能的锂离子电池复合正极材料及其制备方法
CN103390748B (zh) 一种氧化铝包覆钴酸锂正极材料的制备方法
CN104979549A (zh) 片状富锂锰基锂离子电池正极材料及其制备方法和应用
CN106058238A (zh) 一种改性的球形镍钴锰酸锂ncm622正极材料及其制备方法
CN103107328A (zh) 一种改性尖晶石型锰酸锂的制备方法
CN104319392A (zh) 一种改性尖晶石型锂电正极材料及其制备方法
CN103400978A (zh) 一种锂镍锰氧材料改性的方法、锂镍锰氧材料及锂离子电池
CN103700838A (zh) 一种离子双掺杂锂镍锰氧材料制备法及产品、锂离子电池
CN103956456A (zh) 卤素阴离子掺杂的富锂正极材料及其制备方法和应用
CN103441239A (zh) 一种纳米级三元正极材料的合成方法
CN102903918A (zh) 一种磷酸锰锂纳米片的制备方法
CN106025199A (zh) 一种纳米钛酸镧锂包覆的0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法
CN107834054B (zh) 一种锂离子电池用镍锰酸锂-石墨烯复合材料的制备方法
CN107394171B (zh) 一种镍锰酸锂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150107