CN104900869A - 碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法 - Google Patents
碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104900869A CN104900869A CN201510216711.7A CN201510216711A CN104900869A CN 104900869 A CN104900869 A CN 104900869A CN 201510216711 A CN201510216711 A CN 201510216711A CN 104900869 A CN104900869 A CN 104900869A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- cathode material
- tertiary cathode
- nickel cobalt
- cobalt aluminium
- 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.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title abstract 7
- -1 nickel-cobalt-aluminum Chemical compound 0.000 title abstract 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 62
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 37
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 32
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 32
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical class [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 claims description 10
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid group Chemical group C(CC(O)(C(=O)O)CC(=O)O)(=O)O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 claims description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 17
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 2
- 229910013410 LiNixCoyAlzO2 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 abstract 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 37
- 229910018058 Ni-Co-Al Inorganic materials 0.000 description 28
- 229910018144 Ni—Co—Al Inorganic materials 0.000 description 28
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 7
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 7
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 229910002995 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 2
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 238000004177 carbon cycle Methods 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
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
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- 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
- H01M4/36—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
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- 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)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)提供镍钴铝三元正极材料，所述镍钴铝三元正极材料的化学式为LiNixCoyAlzO2，其中x＝0.40～0.95，y＝0.05～0.40，z＝0.02～0.15，x+y+z＝1；(2)将所述镍钴铝三元正极材料、有机碳源、催化剂混合均匀，置于惰性气氛下，于400～500℃下热处理1-10小时，后处理后得到所述碳包覆镍钴铝三元正极材料；所述催化剂为Fe盐、Co盐或Ni盐。本发明通过有机碳源的原位还原，在三元正极材料表面包覆了碳，因选择了合适的热处理参数和催化剂，包覆的碳为石墨状的片层结构，提高了其导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池因其能量密度高的优点，在过去的20年中得到了高速的发展，并被广泛用作手机、相机、笔记本电脑等便携式电子产品的电源。混合电动汽车，插电式混合电动汽车以及大型储能设备的发展，对下一代锂离子电池在能量密度，倍率性能以及循环寿命方面提出了更高的要求。目前市场上成熟应用的正极材料钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂及镍钴锰三元材料均存在不同方面的问题，不能同时满足上述要求。
在现有条件下，提高正极材料的能量密度，倍率性能以及循环寿命主要通过两种途径实现，即纳米化和碳包覆。碳包覆是一种提高正极材料电化学性能的重要手段。良好的碳包覆层具有以下几个作用：首先，多数正极材料的导电性能一般在10-4～10-10Scm-1之间，通过有效碳包覆，正极材料电子电导率可以上升到10-4Scm-1以上，利于电子迁移，不仅可提高电极材料的有效利用率，同时可有效降低电极工作时的极化现象；其次，正极材料颗粒通过碳包覆层相互联系，并与粘结剂和导电添加剂共同构成了有效的导电网络，这非常有利于电极材料倍率性能的提高；最后，完整的碳包覆还可以有效抑制电极材料在电解液中因副反应造成的溶解现象，提高电极的循环性能。
目前制备镍钴铝三元正极材料主要采用共沉淀和固相烧结法，通过上述方法合成的材料碱性较大，容易吸收水分和CO2，不利于材料的存储和涂布，并且材料的电子电导率较低(10-4～10-5Scm-1)，导致镍钴铝三元正极材料倍率性能和循环寿命也将会受到很大的影响，难以满足市场的需要和工业化生产。
CN103474628A公开了一种碳包覆三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1、以镍盐、钴盐和锰盐为原料，制备三元正极材料前驱体；S2、制备导电碳分散体系：将导电碳分散于含有有机碳源的水中；S3、将三元正极材料前驱体和锂化合物加入到导电碳分散体系中，混合均匀，获得混合物；S4、将混合物在真空条件下烘干；S5、将经烘干的混合物在密闭条件下或者惰性气体保护的气氛中高温处理，获得碳包覆三元正极材料。但是该方法制备的正极材料包覆的碳为无定形碳，导电性能较差。
发明内容
本发明提供了一种碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，以解决现有三元正极材料包覆的碳均为无定形碳，导电性能较差的问题。
碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供镍钴铝三元正极材料，所述镍钴铝三元正极材料的化学式为LiNixCoyAlzO2，其中x＝0.40～0.95，y＝0.05～0.40，z＝0.02～0.15，x+y+z＝1；
(2)将所述镍钴铝三元正极材料、有机碳源、催化剂混合均匀，置于惰性气氛下，于400～500℃下热处理1-10小时，后处理后得到所述碳包覆镍钴铝三元正极材料；
所述催化剂为Fe盐、Co盐或Ni盐。
优选的，所述热处理的时间为2-5小时。
优选的，所述镍钴铝三元正极材料、有机碳源、催化剂的重量比为100:1-5:5-0。
所述有机碳源为柠檬酸、淀粉、琼脂糖或聚乙二醇。
一般情况下，所述镍钴铝三元正极材料通过共沉淀及固相烧结法制得。
具体可通过如下方法制备获得：
(1)将镍源、钴源、铝源溶于水，加入沉淀剂，收集生成的沉淀，煅烧制得前驱体；
(2)将前驱体与锂盐混合均匀，置于空气氛或氧气氛下煅烧，制得所述镍钴铝三元正极材料。
优选的，所述前驱体与锂盐的摩尔比为1:1-1.05。
优选的，步骤(1)中，煅烧的温度为400～600℃，时间为1～12小时。
优选的，步骤(2)中，所述煅烧分为两次，第一次煅烧后，将粉体洗涤、烘干、粉碎、筛选后再进行第二次煅烧。
优选的，所述第一煅烧的温度为300-700℃，时间为3-24小时；所述第二次煅烧的温度为600-1000℃，时间为10-36小时。
本发明所述碳包覆镍钴铝三元正极材料的碳含量在1～10％之间，晶体粒度分布为5～20μm，比容量高可达到180mAh/g～200mAh/g。
本发明通过有机碳源的原位还原，在三元正极材料表面包覆了碳，因选择了合适的热处理参数和催化剂，包覆的碳为石墨状的片层结构，提高了其导电性能。
附图说明
图1为实施例一中碳包覆三元正极材料的SEM图像。
图2为实施例一中碳包覆三元正极材料的充放电曲线。
图3为实施例一中碳包覆三元正极材料的的循环性能图。
具体实施方式
实施例一
将硫酸镍、硫酸钴、硫酸铝按照摩尔比Ni:Co:Al＝0.8:0.15:0.05配置成4mol/L的混合盐溶液，将Na2CO3配置成4mol/L浓度的水溶液，将上述二种溶液通过蠕动泵同时加入含有一定量初始溶液并一直搅拌的反应釜中，通过调节反应溶液pH值到11.5、搅拌速度为400r/min、加料速度为0.5L/h、反应温度为50℃下制备碳酸盐球形Ni-Co-Al前躯体混合溶液，经过抽滤、洗涤、于120℃下抽真空干燥后得到碳酸盐前躯体粉末，将上述碳酸盐Ni-Co-Al前躯体粉末在500℃下进行预煅烧处理10小时后，自然冷却至室温得到Ni-Co-Al前躯体粉末。
将上述Ni-Co-Al前躯体粉末和LiOH按照物质的量比1:1进行充分混合后，在氧气的气氛中450℃煅烧温度下煅烧10小时自然冷却至室温后，将上述粉末加入到去离子水中清洗数次后，烘干、研磨、粉碎、过筛后转移到管式炉中在800℃下空气的气氛中煅烧12小时后自然冷却后得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料。将上述制备的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料、聚乙二醇、硫酸钴按照重量比100：5：5充分混合均匀，于Ar气氛中500℃下热处理5小时后自然冷却至室温，研细，过筛，最后得到碳包覆三元正极材料。如图1所示为三元正极材料的SEM图像，从中可以看出材料的粒径在5μm，一次颗粒粒径为200～400nm之间；从图2电化学放电曲线可以看出，三元正极材料的克容量为200mAh/g；从图3三元正极材料的长期循环放电曲线可以看出，400次循环后，材料的容量保持率在95％左右。
实施例二
将硫酸镍、硫酸钴、硫酸铝按照摩尔比Ni:Co:Al＝0.8:0.15:0.05配置成4mol/L的混合盐溶液，将Na2CO3配置成4mol/L浓度的水溶液，将上述二种溶液通过蠕动泵同时加入含有一定量初始溶液并一直搅拌的反应釜中，通过调节反应溶液pH值到11.5、搅拌速度为400r/min、加料速度为0.5L/h、反应温度为50℃下制备碳酸盐球形Ni-Co-Al前躯体混合溶液，经过抽滤、洗涤、于120℃下抽真空干燥后得到碳酸盐前躯体粉末，将上述碳酸盐Ni-Co-Al前躯体粉末在400℃下进行预煅烧处理8小时后，自然冷却至室温得到Ni-Co-Al前躯体粉末。
将上述Ni-Co-Al前躯体粉末和LiOH按照物质的量比1:1.02进行充分混合后，在氧气的气氛中450℃煅烧温度下煅烧10小时自然冷却至室温后，将上述粉末加入到去离子水中清洗数次后，烘干、研磨、粉碎、过筛后转移到管式炉中在800℃下空气的气氛中煅烧8小时后自然冷却后得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料。将上述制备的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料、聚乙二醇、硫酸镍按照重量比100：5：5充分混合均匀，于Ar气氛中500℃下热处理5小时后自然冷却至室温，研细，过筛，最后得到碳包覆三元正极材料。
实施例三
将硫酸镍、硫酸钴、硫酸铝按照摩尔比Ni:Co:Al＝0.8:0.15:0.05配置成4mol/L的混合盐溶液，将Na2CO3配置成4mol/L浓度的水溶液，将上述二种溶液通过蠕动泵同时加入含有一定量初始溶液并一直搅拌的反应釜中，通过调节反应溶液pH值到9.5、搅拌速度为400r/min、加料速度为0.2L/h、反应温度为60℃下制备碳酸盐球形Ni-Co-Al前躯体混合溶液，经过抽滤、洗涤、于120℃下抽真空干燥后得到碳酸盐前躯体粉末，将上述碳酸盐Ni-Co-Al前躯体粉末在600℃下进行预煅烧处理8小时后，自然冷却至室温得到Ni-Co-Al前躯体粉末。
将上述Ni-Co-Al前躯体粉末和LiOH按照物质的量比1:1.02进行充分混合后，在空气的气氛中550℃煅烧温度下煅烧10小时自然冷却至室温后，将上述粉末加入到去离子水中清洗数次后，烘干、研磨、粉碎、过筛后转移到管式炉中在800℃下空气的气氛中煅烧8小时后自然冷却后得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料。将上述制备的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料、柠檬酸、硫酸铁按照重量比100：5：5充分混合均匀，于Ar气氛中800℃下热处理6小时后自然冷却至室温，研细，过筛，最后得到碳包覆三元正极材料。
实施例四
将硫酸镍、硫酸钴、硫酸铝按照摩尔比Ni:Co:Al＝0.8:0.15:0.05配置成4mol/L的混合盐溶液，将Na2CO3配置成4mol/L浓度的水溶液，将上述二种溶液通过蠕动泵同时加入含有一定量初始溶液并一直搅拌的反应釜中，通过调节反应溶液pH值到10.5、搅拌速度为400r/min、加料速度为1L/h、反应温度为60℃下制备碳酸盐球形Ni-Co-Al前躯体混合溶液，经过抽滤、洗涤、于120℃下抽真空干燥后得到碳酸盐前躯体粉末，将上述碳酸盐Ni-Co-Al前躯体粉末在600℃下进行预煅烧处理8小时后，自然冷却至室温得到Ni-Co-Al前躯体粉末。
将上述Ni-Co-Al前躯体粉末和LiOH按照物质的量比1:1.02进行充分混合后，在氧气的气氛中550℃煅烧温度下煅烧12小时自然冷却至室温后，将上述粉末加入到去离子水中清洗数次后，烘干、研磨、粉碎、过筛后转移到管式炉中在800℃下空气的气氛中煅烧8小时后自然冷却后得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料。将上述制备的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料、淀粉、硫酸钴按照重量比100：6：5充分混合均匀，于Ar气氛中900℃下热处理3小时后自然冷却至室温，研细，过筛，最后得到碳包覆三元正极材料。
实施例五
将硫酸镍、硫酸钴、硫酸铝按照摩尔比Ni:Co:Al＝0.81:0.15:0.04配置成1mol/L的混合盐溶液，将Na2CO3配置成1mol/L浓度的水溶液，将上述二种溶液通过蠕动泵同时加入含有一定量初始溶液并一直搅拌的反应釜中，通过调节反应溶液pH值到11、搅拌速度为500r/min、加料速度为2L/h、反应温度为60℃下制备碳酸盐球形Ni-Co-Al前躯体混合溶液，经过抽滤、洗涤、于120℃下抽真空干燥后得到碳酸盐前躯体粉末，将上述碳酸盐Ni-Co-Al前躯体粉末在500℃下进行预煅烧处理8小时后，自然冷却至室温得到Ni-Co-Al前躯体粉末。
将上述Ni-Co-Al前躯体粉末和LiOH按照物质的量比1:1.02进行充分混合后，在氧气的气氛中550℃煅烧温度下煅烧12小时自然冷却至室温后，将上述粉末加入到去离子水中清洗数次后，烘干、研磨、粉碎、过筛后转移到管式炉中在800℃下空气的气氛中煅烧8小时后自然冷却后得到LiNi0.81Co0.15Al0.04O2三元正极材料。将上述制备的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料、琼脂糖、硫酸镍按照重量比100：3：5充分混合均匀，于N2气氛中900℃下热处理3小时后自然冷却至室温，研细，过筛，最后得到碳包覆三元正极材料。
实施例六
将硫酸镍、硫酸钴、硫酸铝按照摩尔比Ni:Co:Al＝0.8:0.15:0.05配置成4mol/L的混合盐溶液，将Na2CO3配置成2mol/L浓度的水溶液，将上述二种溶液通过蠕动泵同时加入含有一定量初始溶液并一直搅拌的反应釜中，通过调节反应溶液pH值到11.8、搅拌速度为500r/min、加料速度为1L/h、反应温度为60℃下制备碳酸盐球形Ni-Co-Al前躯体混合溶液，经过抽滤、洗涤、于120℃下抽真空干燥后得到碳酸盐前躯体粉末，将上述碳酸盐Ni-Co-Al前躯体粉末在600℃下进行预煅烧处理10小时后，自然冷却至室温得到Ni-Co-Al前躯体粉末。
将上述Ni-Co-Al前躯体粉末和Li2CO3按照物质的量比1:1.02进行充分混合后，在氧气的气氛中450℃煅烧温度下煅烧6小时自然冷却至室温后，将上述粉末加入到去离子水中清洗数次后，烘干、研磨、粉碎、过筛后转移到管式炉中在800℃下空气的气氛中煅烧8小时后自然冷却后得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料。将上述制备的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料、琼脂糖、硫酸铁按照重量比100：4：5充分混合均匀，于Ar气氛中400℃下热处理10小时后自然冷却至室温，研细，过筛，最后得到碳包覆三元正极材料。
实施例七
将硫酸镍、硫酸钴、硫酸铝按照摩尔比Ni:Co:Al＝0.8:0.15:0.05配置成4mol/L的混合盐溶液，将Na2CO3配置成2mol/L浓度的水溶液，将上述二种溶液通过蠕动泵同时加入含有一定量初始溶液并一直搅拌的反应釜中，通过调节反应溶液pH值到10、搅拌速度为300r/min、加料速度为0.5L/h、反应温度为60℃下制备碳酸盐球形Ni-Co-Al前躯体混合溶液，经过抽滤、洗涤、于120℃下抽真空干燥后得到碳酸盐前躯体粉末，将上述碳酸盐Ni-Co-Al前躯体粉末在350℃下进行预煅烧处理15小时后，自然冷却至室温得到Ni-Co-Al前躯体粉末。
将上述Ni-Co-Al前躯体粉末和Li2CO3按照物质的量比1:1.03进行充分混合后，在氧气的气氛中450℃煅烧温度下煅烧6小时自然冷却至室温后，将上述粉末加入到去离子水中清洗数次后，烘干、研磨、粉碎、过筛后转移到管式炉中在800℃下空气的气氛中煅烧8小时后自然冷却后得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料。将上述制备的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2三元正极材料、琼脂糖、硫酸铁按照重量比100：5：5充分混合均匀，于Ar气氛中400℃下热处理10小时后自然冷却至室温，研细，过筛，最后得到碳包覆三元正极材料。
表1七个实施例制得的三元正极材料的检测参数
| 克容量(mAh/g) | 碳含量 | 粒径(μm) | 首次放电效率 | |
| 实施例一 | 195.2 | 1.96％ | 6～8 | 87.2％ |
| 实施例二 | 192.2 | 1.81％ | 6～8 | 85.4％ |
| 实施例三 | 195.5 | 1.86％ | 6～8 | 86.7％ |
| 实施例四 | 194.7 | 2.31％ | 6～8 | 87.6％ |
| 实施例五 | 186.3 | 1.42％ | 6～8 | 83.8％ |
| 实施例六 | 191.1 | 1.75％ | 6～8 | 84.4％ |
| 实施例七 | 195.0 | 2.24％ | 6～8 | 87.3％ |
Claims (9)
1.碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供镍钴铝三元正极材料，所述镍钴铝三元正极材料的化学式为LiNixCoyAlzO2，其中x＝0.40～0.95，y＝0.05～0.40，z＝0.02～0.15，x+y+z＝1；
(2)将所述镍钴铝三元正极材料、有机碳源、催化剂混合均匀，置于惰性气氛下，于400～500℃下热处理1-10小时，后处理后得到所述碳包覆镍钴铝三元正极材料；
所述催化剂为Fe盐、Co盐或Ni盐。
2.如权利要求1所述的碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述热处理的时间为2-5小时。
3.如权利要求1所述的碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴铝三元正极材料、有机碳源、催化剂的重量比为100:1-5:5-0。
4.如权利要求1所述的碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述有机碳源为柠檬酸、淀粉、琼脂糖或聚乙二醇。
5.如权利要求1所述的碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴铝三元正极材料通过如下方法制备获得：
(1)将镍源、钴源、铝源溶于水，加入沉淀剂，收集生成的沉淀，煅烧制得前驱体；
(2)将前驱体与锂盐混合均匀，置于空气氛或氧气氛下煅烧，制得所述镍钴铝三元正极材料。
6.如权利要求5所述的碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体与锂盐的摩尔比为1:1-1.05。
7.如权利要求5所述的碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，煅烧的温度为400～600℃，时间为1～12小时。
8.如权利要求5所述的碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述煅烧分为两次，第一次煅烧后，将粉体洗涤、烘干、粉碎、筛选后再进行第二次煅烧。
9.如权利要求8所述的碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一煅烧的温度为300-700℃，时间为3-24小时；所述第二次煅烧的温度为600-1000℃，时间为10-36小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510216711.7A CN104900869B (zh) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | 碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510216711.7A CN104900869B (zh) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | 碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104900869A true CN104900869A (zh) | 2015-09-09 |
| CN104900869B CN104900869B (zh) | 2017-06-06 |
Family
ID=54033387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510216711.7A Active CN104900869B (zh) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | 碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104900869B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643164C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2018-01-31 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Способ получения катодного материала для литий-ионных аккумуляторов |
| CN107732220A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-02-23 | 中南大学 | 氮掺杂介孔碳包覆的锂离子电池三元正极材料的制备方法 |
| CN108856706A (zh) * | 2017-05-10 | 2018-11-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种碳包覆镍铝复合材料及其制备方法和应用 |
| CN110589763A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-12-20 | 四川普瑞思达科技服务有限公司 | 一种乙炔催化裂解制氢的方法 |
| CN111172582A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-19 | 浙江美都海创锂电科技有限公司 | 一种碳包覆单晶型镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法 |
| CN112447946A (zh) * | 2019-08-27 | 2021-03-05 | 江西理工大学 | 一种Li2TiO3、Li2ZrO3复合包覆三元正极材料的制备方法 |
| CN113410447A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-17 | 万向一二三股份公司 | 一种提高锂离子电池导电性能和循环寿命的正极材料及方法 |
| CN113735195A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 蜂巢能源科技有限公司 | 锂电池层状正极材料包覆的方法及碳掺钙包覆层状正极材料 |
| CN113896254A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-07 | 陕西君普新航科技有限公司 | 锂离子电池三元正极材料表面包覆碳的处理方法及燃烧装置 |
| JP2022517078A (ja) * | 2019-01-21 | 2022-03-04 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池用正極活物質の製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101572305A (zh) * | 2009-05-31 | 2009-11-04 | 浙江大学 | 一种具备高倍率性能的LiFePO4/C正极材料的制备方法 |
| CN102054976A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-11 | 王志勇 | 一种锂离子电池正极材料的制备方法 |
| CN102468480A (zh) * | 2010-11-19 | 2012-05-23 | 北京有色金属研究总院 | 一种高倍率性能磷酸亚铁锂材料的制备方法 |
| CN102627332A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-08 | 湖北万润新能源科技发展有限公司 | 氧化物固溶体及其制备方法以及锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN103000874A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-03-27 | 彩虹集团公司 | 一种碳包覆三元正极材料的制备方法 |
| CN103066257A (zh) * | 2012-12-03 | 2013-04-24 | 国光电器股份有限公司 | 一种锂离子电池正极材料用的锂镍钴铝氧化物的制备方法 |
| GB2510413A (en) * | 2013-02-04 | 2014-08-06 | Leclanch Sa | Electrolyte composition for electrochemical cells |
-
2015
- 2015-04-30 CN CN201510216711.7A patent/CN104900869B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101572305A (zh) * | 2009-05-31 | 2009-11-04 | 浙江大学 | 一种具备高倍率性能的LiFePO4/C正极材料的制备方法 |
| CN102468480A (zh) * | 2010-11-19 | 2012-05-23 | 北京有色金属研究总院 | 一种高倍率性能磷酸亚铁锂材料的制备方法 |
| CN102054976A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-11 | 王志勇 | 一种锂离子电池正极材料的制备方法 |
| CN102627332A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-08 | 湖北万润新能源科技发展有限公司 | 氧化物固溶体及其制备方法以及锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN103000874A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-03-27 | 彩虹集团公司 | 一种碳包覆三元正极材料的制备方法 |
| CN103066257A (zh) * | 2012-12-03 | 2013-04-24 | 国光电器股份有限公司 | 一种锂离子电池正极材料用的锂镍钴铝氧化物的制备方法 |
| GB2510413A (en) * | 2013-02-04 | 2014-08-06 | Leclanch Sa | Electrolyte composition for electrochemical cells |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643164C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2018-01-31 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Способ получения катодного материала для литий-ионных аккумуляторов |
| CN108856706A (zh) * | 2017-05-10 | 2018-11-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种碳包覆镍铝复合材料及其制备方法和应用 |
| CN107732220A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-02-23 | 中南大学 | 氮掺杂介孔碳包覆的锂离子电池三元正极材料的制备方法 |
| CN107732220B (zh) * | 2017-11-27 | 2021-06-01 | 中南大学 | 氮掺杂介孔碳包覆的锂离子电池三元正极材料的制备方法 |
| JP2022517078A (ja) * | 2019-01-21 | 2022-03-04 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池用正極活物質の製造方法 |
| JP7225415B2 (ja) | 2019-01-21 | 2023-02-20 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池用正極活物質の製造方法 |
| CN112447946A (zh) * | 2019-08-27 | 2021-03-05 | 江西理工大学 | 一种Li2TiO3、Li2ZrO3复合包覆三元正极材料的制备方法 |
| CN112447946B (zh) * | 2019-08-27 | 2023-11-03 | 江西理工大学 | 一种Li2TiO3、Li2ZrO3复合包覆三元正极材料的制备方法 |
| CN110589763A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-12-20 | 四川普瑞思达科技服务有限公司 | 一种乙炔催化裂解制氢的方法 |
| CN110589763B (zh) * | 2019-09-02 | 2023-02-10 | 四川普瑞思达科技服务有限公司 | 一种乙炔催化裂解制氢的方法 |
| CN111172582A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-19 | 浙江美都海创锂电科技有限公司 | 一种碳包覆单晶型镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法 |
| CN113410447B (zh) * | 2021-06-23 | 2022-09-02 | 万向一二三股份公司 | 一种提高锂离子电池导电性能和循环寿命的正极材料及方法 |
| CN113410447A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-17 | 万向一二三股份公司 | 一种提高锂离子电池导电性能和循环寿命的正极材料及方法 |
| CN113735195A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 蜂巢能源科技有限公司 | 锂电池层状正极材料包覆的方法及碳掺钙包覆层状正极材料 |
| CN113735195B (zh) * | 2021-08-31 | 2023-03-07 | 蜂巢能源科技有限公司 | 锂电池层状正极材料包覆的方法及碳掺钙包覆层状正极材料 |
| CN113896254A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-07 | 陕西君普新航科技有限公司 | 锂离子电池三元正极材料表面包覆碳的处理方法及燃烧装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104900869B (zh) | 2017-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104900869B (zh) | 碳包覆镍钴铝三元正极材料的制备方法 | |
| CN104882589B (zh) | 碳包覆三元正极材料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN102790217B (zh) | 碳包覆四氧化三铁锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN108258224B (zh) | 一种表面包覆金属氧化物的三元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 | |
| CN103972497B (zh) | 锂离子电池Co2SnO4/C纳米复合负极材料及其制备与应用 | |
| CN104241630B (zh) | 一种镍钴锰酸锂空心球及其制备方法及其应用 | |
| CN102569734A (zh) | 包覆有LiNbO3锂离子电池正极材料的制备方法 | |
| CN103956475A (zh) | 一种制备锂离子电池负极材料钛酸锂的方法 | |
| CN105938899A (zh) | 一种快离子导体包覆改性锂离子电池正极材料的制备方法及应用 | |
| CN103441263B (zh) | 一种溶胶凝胶-固相烧结法合成镍钴锰酸锂的方法 | |
| CN104051725A (zh) | 一种高电压氧化镍钴锰锂正极材料的制备方法 | |
| CN103078099A (zh) | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN103972492A (zh) | 一种微波制备镍基三元正极材料的方法 | |
| CN103035898A (zh) | 一种纳米片状锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN115763766A (zh) | Na2MnPO4F包覆的O3型层状钠离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN106006762A (zh) | 花瓣层状镍钴锰三元材料前驱体的制备及作为锂离子电池正极材料的应用 | |
| CN106684358A (zh) | 一种富锂正极材料表面包覆氧化铝的改性方法 | |
| CN107628650A (zh) | 以MnO2纳米管为模板制备三元纳米管正极材料方法 | |
| CN105958063A (zh) | 一种锂离子电池用镍钴铝正极材料的制备方法 | |
| CN105702956A (zh) | 一种钠离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN114497694A (zh) | 一种制造锂离子电池用的补锂剂及其制备方法 | |
| CN108807891A (zh) | 高电位锂离子电池正极材料LiNi0.5-xMxMn1.5-ySiyO4及制备方法 | |
| CN103441239A (zh) | 一种纳米级三元正极材料的合成方法 | |
| CN105185955A (zh) | 含硅富锂锰基层状锂离子电池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 | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 313100 Huzhou Province, Changxing County, painted Creek Industrial Park, Bao bridge road, No. 18 Applicant after: ZHEJIANG TIANNENG ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 313100 Huzhou Province, Changxing County, painted Creek Industrial Park, Bao bridge road, No. 18 Applicant before: ZHEJIANG TIANNENG ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 313100, No. 18, Qiao Qiao Road, Changxing County painting industrial park, Zhejiang, Huzhou Patentee after: Tianneng Shuai Fude Energy Co.,Ltd. Address before: 313100, No. 18, Qiao Qiao Road, Changxing County painting industrial park, Zhejiang, Huzhou Patentee before: ZHEJIANG TIANNENG ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 18 Baoqiao Road, Huaxi Industrial Park, Changxing County, Huzhou City, Zhejiang Province, 313100 Patentee after: Zhejiang Tianneng Energy Storage Technology Development Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: No. 18 Baoqiao Road, Huaxi Industrial Park, Changxing County, Huzhou City, Zhejiang Province, 313100 Patentee before: Tianneng Shuai Fude Energy Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| CP03 | Change of name, title or address |