CN104993123B - 一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,属于能源材料技术领域。本发明通过制备金属离子溶液和沉淀剂溶液,再将油相、表面活性剂和助表面活性剂制成两份混合液,然后将金属离子溶液和沉淀剂溶液分别加入到两份混合液中,制得两份反相微乳液,最后制成前驱体和正极材料。本发明制备工艺流程简单易于操作,所制备的材料成分均匀,形貌和粒径可控,压实密度大,材料结构稳定,电导率高,脱嵌锂可逆性良好,电化学性能优异。

Description

一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备 方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法,更具体地说,本发明涉及一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,属于能源材料技术领域。
背景技术
锂离子电池作为新型的绿色电池,自从问世以来发展迅速。其中,正极材料是制约锂离子电池发展的重要因素。目前市场上应用广泛的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂四类。
镍钴锰酸锂材料综合了钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂三种材料的高电压,高容量低成本和稳定性的优点发展越来越迅速。目前镍钴锰酸锂的制备是通过固相焙烧的方法制备。主要有传统高温固相烧结法和固液相结合分步合成方法。传统高温固相烧结法是将锂源化合物同含镍化合物含钴化物和含锰化合物(主要是氧化物、氢氧化物或硝酸盐)球磨混合于烧结炉中高温焙烧,该方法所制备的镍钴锰酸锂材料通常颗粒尺寸不均匀,形貌不可控,材料成分分布不均匀,电化学性能性能一般。而固液相结合分步合成方法是首先通过液相沉淀出镍钴锰的前躯体,然后再将所得的前躯体与锂源固相球磨混合均匀后于烧结炉中高温焙烧。由于首先通过液相的制备使得前躯体中元素分布均匀、形貌和粒径可控,该方法所制备的三元材料性能优于传统固相法制备的材料,是目前使用最为广泛的方法。但是,该方法制备工艺过程过于繁琐,要先液相沉淀再固相球磨混合最后焙烧,且固相球磨时前躯体与锂源的混合是颗粒与颗粒间的混合,难以达到高度均匀的效果。
国家知识产权局于2004.1.21公开了一件公开号为CN1469499,名称为“反相插锂法制备多晶LiFePO4纳米粉体材料”的发明,该发明公开了反相插锂法制备多晶LiFePO4纳米粉体材料。将Span80与Tween80配成复合表面活性剂ST缓慢加入正庚烷中,加入FeCl3和冰醋酸的混和水溶液以及正丁醇制备出FeCl3的反相微乳液体;然后加入NH4H2PO4和无水醋酸盐的混和溶液,利用微乳液的微反应器沉淀出具有纳米尺度的FePO4颗粒;通过LiI进行插锂最后得到纳米LiFePO4粉体。本发明具有合成温度低、合成材料粒径小、比表面大、活性高的优点,克服了现有技术中高温烧成带来的颗粒粗大,分布较大等缺点。LiFePO4纳米粉体材料为纳米级颗粒,颗粒分布窄、纯度高、分布均匀,是有效地解决锂电池正极材料中锂离子扩散速率很小的关键,适合制作锂离子电池。
上述磷酸亚铁锂材料的制备方法不能适用于本发明镍钴锰酸锂材料的制备。
发明内容
本发明旨在解决现有高温固相烧结法工艺过程繁琐,难以达到高度均匀的效果的问题,提供一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,能够简单有效地制备出高压实密度的电化学性能优异的镍钴锰酸锂正极材料,且该方法制备工艺简单,易于商业化生产。
为了实现上述发明目的,其具体的技术方案如下:
一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:包括以下工艺步骤:
A、以镍、钴、锰、锂的可溶性盐为原料按化学计量比称量配比,其中锂过量10-40%,溶于去离子水中,得到金属离子溶液,其中金属离子的总浓度为0.2-2mol/L;以可溶性的碳酸盐或草酸盐为沉淀剂加入到另一去离子水中,得到沉淀剂溶液,沉淀剂的浓度为0.24-2.4mol/L;
B、将油相、表面活性剂和助表面活性剂充分搅拌配制两份同样的混合液,分别将步骤A所得到的金属离子溶液和沉淀剂溶液分别加入到两份同样的混合液中,搅拌混合成两份均匀的反相微乳液;表面活性剂与助表面活性剂的摩尔比为1:1-1:4,油相与步骤A中去离子水的体积比为1:2-2:1;
C、将步骤B中两份反相微乳液混合后,转移至反应釜中,在40-85℃下进行搅拌反应6-12小时,然后将所得到的沉淀产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次后,烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;
D、将步骤C中镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于650-800℃焙烧反应8-20小时,得到镍钴锰酸锂正极材料。
本发明在步骤A中所述的可溶性镍盐为硫酸镍、氯化镍和醋酸镍中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤A中所述的可溶性钴盐为硫酸钴、氯化钴和醋酸钴中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤A中所述的可溶性锰盐为硫酸锰、氯化锰和醋酸锰中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤A中所述的可溶性锂盐为硫酸锂、氯化锂和醋酸锂中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤A中所述的可溶性碳酸盐为碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤A中所述的可溶性草酸盐为草酸氢铵、草酸铵、草酸氢钠和草酸钠中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤B中所述的油相为戊烷、环己烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷和癸烷中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤B中所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂中的一种或任意比例的多种。
阴离子表面活性剂可以为琥珀酸二异辛酯磺酸钠(AOT)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二醇聚氧乙烯硫酸钠(AES)中的一种或任意比例的多种。非离子表面活性剂可以为脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚系列中的一种或任意比例的多种,如烷基聚氧乙烯酚醚(TX-6)、十二烷基聚氧乙烯醚系列(AEO5、AEO7、AEO9、AEO12)、TritonX-100以及失水山梨醇脂肪酸酯系列(Span20、60、80、85)和失水山梨醇聚氧乙烯醚酯系列(Twen40、60、80)。阳离子表面活性剂可以为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和双十八烷基二甲基氯化铵(DODMAC)中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤B中所述的助表面活性剂为正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇和正十二醇中的一种或任意比例的多种。
本发明在步骤B中油相、表面活性剂和助表面活性剂的加入量比例为任意比例。
本发明带来的有益技术效果:
1、本发明制备工艺流程简单易于操作,所制备的材料成分均匀,形貌和粒径可控,压实密度大,材料结构稳定,电导率高,脱嵌锂可逆性良好,电化学性能优异。
2、本发明所有的原料包括锂源、镍源、钴源和锰源在反相微乳液中微反应器中反应沉淀,达到了离子级别的混合,可以有效的降低后续焙烧温度。且原料混合均匀无须后续的球磨混合步骤,所制备的前驱体材料颗粒尺寸高度均匀,形貌可控有利于后续焙烧制备高压实密度的镍钴锰酸锂材料。
附图说明
图1是实施例6所制备镍钴锰酸锂材料的SEM照片。
图2是实施例6所制备镍钴锰酸锂复合材料的在2C倍率下的循环性能测试,电压范围2.5-4.3V,电解液为1 mol/L LiPF6的等体积比碳酸乙烯脂(EC)、二甲基碳酸脂(DMC)溶液,测试温度为25℃±0.5℃。
具体实施方式
实施例1
一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,包括以下工艺步骤:
A、以镍、钴、锰、锂的可溶性盐为原料按化学计量比称量配比,其中锂过量10%,溶于去离子水中,得到金属离子溶液,其中金属离子的总浓度为0.2mol/L;以可溶性的碳酸盐或草酸盐为沉淀剂加入到另一去离子水中,得到沉淀剂溶液,沉淀剂的浓度为0.24mol/L;
B、将油相、表面活性剂和助表面活性剂充分搅拌配制两份同样的混合液,分别将步骤A所得到的金属离子溶液和沉淀剂溶液分别加入到两份同样的混合液中,搅拌混合成两份均匀的反相微乳液;表面活性剂与助表面活性剂的摩尔比为1:1,油相与步骤A中去离子水的体积比为2:1;
C、将步骤B中两份反相微乳液混合后,转移至反应釜中,在40℃下进行搅拌反应6小时,然后将所得到的沉淀产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次后,烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;
D、将步骤C中镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于650℃焙烧反应8小时,得到镍钴锰酸锂正极材料。
实施例2
一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,包括以下工艺步骤:
A、以镍、钴、锰、锂的可溶性盐为原料按化学计量比称量配比,其中锂过量40%,溶于去离子水中,得到金属离子溶液,其中金属离子的总浓度为2mol/L;以可溶性的碳酸盐或草酸盐为沉淀剂加入到另一去离子水中,得到沉淀剂溶液,沉淀剂的浓度为2.4mol/L;
B、将油相、表面活性剂和助表面活性剂充分搅拌配制两份同样的混合液,分别将步骤A所得到的金属离子溶液和沉淀剂溶液分别加入到两份同样的混合液中,搅拌混合成两份均匀的反相微乳液;表面活性剂与助表面活性剂的摩尔比为1:4,油相与步骤A中去离子水的体积比为1:2;
C、将步骤B中两份反相微乳液混合后,转移至反应釜中,在85℃下进行搅拌反应12小时,然后将所得到的沉淀产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次后,烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;
D、将步骤C中镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于800℃焙烧反应20小时,得到镍钴锰酸锂正极材料。
实施例3
一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,包括以下工艺步骤:
A、以镍、钴、锰、锂的可溶性盐为原料按化学计量比称量配比,其中锂过量25%,溶于去离子水中,得到金属离子溶液,其中金属离子的总浓度为1.1mol/L;以可溶性的碳酸盐或草酸盐为沉淀剂加入到另一去离子水中,得到沉淀剂溶液,沉淀剂的浓度为1.32mol/L;
B、将油相、表面活性剂和助表面活性剂充分搅拌配制两份同样的混合液,分别将步骤A所得到的金属离子溶液和沉淀剂溶液分别加入到两份同样的混合液中,搅拌混合成两份均匀的反相微乳液;表面活性剂与助表面活性剂的摩尔比为1:2.5,油相与步骤A中去离子水的体积比为1:1.25;
C、将步骤B中两份反相微乳液混合后,转移至反应釜中,在62.5℃下进行搅拌反应9小时,然后将所得到的沉淀产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次后,烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;
D、将步骤C中镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于725℃焙烧反应14小时,得到镍钴锰酸锂正极材料。
实施例4
一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,包括以下工艺步骤:
A、以镍、钴、锰、锂的可溶性盐为原料按化学计量比称量配比,其中锂过量30%,溶于去离子水中,得到金属离子溶液,其中金属离子的总浓度为1.5mol/L;以可溶性的碳酸盐或草酸盐为沉淀剂加入到另一去离子水中,得到沉淀剂溶液,沉淀剂的浓度为2mol/L;
B、将油相、表面活性剂和助表面活性剂充分搅拌配制两份同样的混合液,分别将步骤A所得到的金属离子溶液和沉淀剂溶液分别加入到两份同样的混合液中,搅拌混合成两份均匀的反相微乳液;表面活性剂与助表面活性剂的摩尔比为1:1.2,油相与步骤A中去离子水的体积比为1:1;
C、将步骤B中两份反相微乳液混合后,转移至反应釜中,在50℃下进行搅拌反应7小时,然后将所得到的沉淀产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次后,烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;
D、将步骤C中镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于670℃焙烧反应19小时,得到镍钴锰酸锂正极材料。
实施例5
在实施例1-4的基础上:
优选的,在步骤A中,所述的可溶性镍盐为硫酸镍、氯化镍和醋酸镍中的一种或任意比例的多种。
优选的,在步骤A中,所述的可溶性钴盐为硫酸钴、氯化钴和醋酸钴中的一种或任意比例的多种。
优选的,在步骤A中,所述的可溶性锰盐为硫酸锰、氯化锰和醋酸锰中的一种或任意比例的多种。
优选的,在步骤A中,所述的可溶性锂盐为硫酸锂、氯化锂和醋酸锂中的一种或任意比例的多种。
优选的,在步骤A中,所述的可溶性碳酸盐为碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠中的一种或任意比例的多种。
优选的,在步骤A中,所述的可溶性草酸盐为草酸氢铵、草酸铵、草酸氢钠和草酸钠中的一种或任意比例的多种。
优选的,在步骤B中,所述的油相为戊烷、环己烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷和癸烷中的一种或任意比例的多种。
优选的,在步骤B中,所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂中的一种或任意比例的多种。
优选的,在步骤B中,所述的助表面活性剂为正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇和正十二醇中的一种或任意比例的多种。
实施例6
本实施例提供了一种LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的反相微乳液辅助制备方法。首先,以可溶性的醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰、醋酸锂为原料按化学计量比1:1:1:3.75称量配比(其中锂过量25%)溶于去离子水中,以碳酸氢铵为沉淀剂按沉淀反应的配比称量溶于水中;其次,以环己烷为油相,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂配置两份同样的油相,分别将上一步中的水溶液加入到油相中搅拌混合成均匀的反相微乳液;然后,将上述制备的两种反相微乳液混合后,转移反应釜中,在55℃下进行搅拌反应8小时后得到镍钴锰酸锂材料前躯体的沉淀产物,将其用去离子水和无水乙醇洗涤数次后烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;最后,将所制备的镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于800℃焙烧反应8小时后得到最终的镍钴锰酸锂正极材料。所制备的镍钴锰酸锂材料的压实密度达到了3.9g/cm3
图1给出了所制备镍钴锰酸锂LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的SEM照片,图2给出了所制备镍钴锰酸锂LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的在2C倍率下的循环性能测试。
用实例1所得的镍钴锰酸锂LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料按下述方法制成电极。
以有机溶剂1-甲基-2吡咯烷酮(NMP)为溶剂,将制备好的电极材料、导电剂(乙炔黑)和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比8:1:1混合搅拌均匀后,均匀涂在于直径为14 mm的铝箔集流体上,在干燥箱中75℃烘干,然后使用压片机压制均匀,制得待测电极片。采用钮扣型模拟电池对所制备的电极片进行电池组装。其中对电极为金属锂片,隔膜为Celgard2325复合膜,电解液为1 mol/L LiPF6的等体积比碳酸乙烯脂(EC)、二甲基碳酸脂(DMC)溶液,电池组装在充满氩气的手套箱中完成。对所装的电池在2.5~4.3 V电压范围间做恒电流充放电测试。其2C倍率下(1C=180 mAh/g)的循环性能曲线如图2 所示。
实施例7
本实施例提供了一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的反相微乳液辅助制备方法。首先,以可溶性的醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰、醋酸锂为原料按化学计量比5:2:3:12.5称量配比(其中锂过量25%)溶于去离子水中,以碳酸铵为沉淀剂按沉淀反应的配比称量溶于水中;其次,以戊烷为油相,烷基聚氧乙烯酚醚(TX-6)为表面活性剂,正戊醇为助表面活性剂配置两份同样的油相,分别将上一步中的水溶液加入到油相中搅拌混合成均匀的反相微乳液;然后,将上述制备的两种反相微乳液混合后,转移反应釜中,在65℃下进行搅拌反应10小时后得到镍钴锰酸锂材料前躯体的沉淀产物,将其用去离子水和无水乙醇洗涤数次后烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;最后,将所制备的镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于780℃焙烧反应12小时后得到最终的镍钴锰酸锂正极材料。所制备的镍钴锰酸锂材料的压实密度达到了3.8g/cm3
实施例8
本实施例提供了一种LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料的反相微乳液辅助制备方法。首先,以可溶性的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、硫酸锂为原料按化学计量比6:2:2:16.8称量配比(其中锂过量40%)溶于去离子水中,以碳酸氢铵为沉淀剂按沉淀反应的配比称量溶于水中;其次,以戊烷为油相,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,正戊醇为助表面活性剂配置两份同样的油相,分别将上一步中的水溶液加入到油相中搅拌混合成均匀的反相微乳液;然后,将上述制备的两种反相微乳液混合后,转移反应釜中,在40℃下进行搅拌反应12小时后得到镍钴锰酸锂材料前躯体的沉淀产物,将其用去离子水和无水乙醇洗涤数次后烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;最后,将所制备的镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于800℃焙烧反应8小时后得到最终的镍钴锰酸锂正极材料。所制备的镍钴锰酸锂材料的压实密度达到了3.7g/cm3
实施例9
本实施例提供了一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的反相微乳液辅助制备方法。首先,以可溶性的醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰、醋酸锂为原料按化学计量比5:2:3:11称量配比(其中锂过量10%)溶于去离子水中,以草酸钠为沉淀剂按沉淀反应的配比称量溶于水中;其次,以环己烷为油相,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,正己醇为助表面活性剂配置两份同样的油相,分别将上一步中的水溶液加入到油相中搅拌混合成均匀的反相微乳液;然后,将上述制备的两种反相微乳液混合后,转移反应釜中,在85℃下进行搅拌反应6小时后得到镍钴锰酸锂材料前躯体的沉淀产物,将其用去离子水和无水乙醇洗涤数次后烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;最后,将所制备的镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于650℃焙烧反应20小时后得到最终的镍钴锰酸锂正极材料。所制备的镍钴锰酸锂材料的压实密度达到了3.9g/cm3
实施例10
本实施例提供了一种LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的反相微乳液辅助制备方法。首先,以可溶性的醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰、醋酸锂为原料按化学计量比1:1:1:3.6称量配比(其中锂过量20%)溶于去离子水中,以碳酸氢氨为沉淀剂按沉淀反应的配比称量溶于水中;其次,以环己烷为油相,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,正己醇为助表面活性剂配置两份同样的油相,分别将上一步中的水溶液加入到油相中搅拌混合成均匀的反相微乳液;然后,将上述制备的两种反相微乳液混合后,转移反应釜中,在75℃下进行搅拌反应8小时后得到镍钴锰酸锂材料前躯体的沉淀产物,将其用去离子水和无水乙醇洗涤数次后烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;最后,将所制备的镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于750℃焙烧反应12小时后得到最终的镍钴锰酸锂正极材料。所制备的镍钴锰酸锂材料的压实密度达到了3.8g/cm3
实施例11
本实施例提供了一种LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的反相微乳液辅助制备方法。首先,以可溶性的醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰、醋酸锂为原料按化学计量比1:1:1:3.9称量配比(其中锂过量30%)溶于去离子水中,以草酸钠为沉淀剂按沉淀反应的配比称量溶于水中;其次,以环己烷为油相,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,正己醇为助表面活性剂配置两份同样的油相,分别将上一步中的水溶液加入到油相中搅拌混合成均匀的反相微乳液;然后,将上述制备的两种反相微乳液混合后,转移反应釜中,在60℃下进行搅拌反应8小时后得到镍钴锰酸锂材料前躯体的沉淀产物,将其用去离子水和无水乙醇洗涤数次后烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;最后,将所制备的镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于800℃焙烧反应10小时后得到最终的镍钴锰酸锂正极材料。所制备的镍钴锰酸锂材料的压实密度达到了3.9g/cm3

Claims (10)

1.一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:包括以下工艺步骤:
A、以镍、钴、锰、锂的可溶性盐为原料按化学计量比称量配比,其中锂过量10-40%,溶于去离子水中,得到金属离子溶液,其中金属离子的总浓度为0.2-2mol/L;以可溶性的碳酸盐或草酸盐为沉淀剂加入到另一去离子水中,得到沉淀剂溶液,沉淀剂的浓度为0.24-2.4mol/L;
B、将油相、表面活性剂和助表面活性剂充分搅拌配制两份同样的混合液,将步骤A所得到的金属离子溶液和沉淀剂溶液分别加入到两份同样的混合液中,搅拌混合成两份均匀的反相微乳液;表面活性剂与助表面活性剂的摩尔比为1:1-1:4,油相与步骤A中去离子水的体积比为2:1;
C、将步骤B中两份反相微乳液混合后,转移至反应釜中,在40-85℃下进行搅拌反应6-12小时,然后将所得到的沉淀产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次后,烘干得到镍钴锰酸锂的前躯体;
D、将步骤C中镍钴锰酸锂的前躯体在氧气气氛中于650-800℃焙烧反应8-20小时,得到镍钴锰酸锂正极材料。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤A中,所述的可溶性镍盐为硫酸镍、氯化镍和醋酸镍中的一种或任意比例的多种。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤A中,所述的可溶性钴盐为硫酸钴、氯化钴和醋酸钴中的一种或任意比例的多种。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤A中,所述的可溶性锰盐为硫酸锰、氯化锰和醋酸锰中的一种或任意比例的多种。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤A中,所述的可溶性锂盐为硫酸锂、氯化锂和醋酸锂中的一种或任意比例的多种。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤A中,所述的可溶性碳酸盐为碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠中的一种或任意比例的多种。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤A中,所述的可溶性草酸盐为草酸氢铵、草酸铵、草酸氢钠和草酸钠中的一种或任意比例的多种。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤B中,所述的油相为戊烷、环己烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷和癸烷中的一种或任意比例的多种。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤B中,所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂中的一种或任意比例的多种。
10.根据权利要求1所述的一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料反相微乳液辅助制备方法,其特征在于:在步骤B中,所述的助表面活性剂为正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇和正十二醇中的一种或任意比例的多种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106654254A (zh) * 2017-02-16 2017-05-10 盐城工学院 一种锂电池正极材料及其制备方法
CN107394175A (zh) * 2017-07-31 2017-11-24 天津银隆新能源有限公司 稀土掺杂三元材料及其制备方法
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CN107774264A (zh) * 2017-09-19 2018-03-09 浙江工商大学 负载复合氧化物磁性纳米线和碳纳米管的电极及其制备和应用
CN108336350B (zh) * 2018-02-05 2022-02-01 天津理工大学 锂离子电池正极材料层状纳米镍钴铝酸锂的制备方法
CN110265642B (zh) * 2019-06-21 2020-09-22 北京理工大学 一种内部具有微孔结构ncm三元正极材料的制备方法
CN110993937A (zh) * 2019-12-13 2020-04-10 武汉理工大学 一种高压实密度、高首效三元正极材料及其制备方法
CN111458390B (zh) * 2020-04-11 2023-05-19 石河子大学 一种Fe3O4修饰电极材料的制备方法和用途
CN112030220A (zh) * 2020-09-14 2020-12-04 桑顿新能源科技有限公司 一种镍钴锰酸锂单晶及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2500968A1 (en) * 2009-11-09 2012-09-19 Shenzhen Zhenhua New Material Co., Ltd. Polycrystalline cobalt-nickel-manganese ternary positive material, preparation method thereof and lithium ion secondary battery
CN103022486A (zh) * 2012-12-19 2013-04-03 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种锂离子电池正极材料的制备方法
CN103811746A (zh) * 2014-02-20 2014-05-21 新乡锦润科技有限公司 利用微乳液制备纳米三元复合锂离子正极材料的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2500968A1 (en) * 2009-11-09 2012-09-19 Shenzhen Zhenhua New Material Co., Ltd. Polycrystalline cobalt-nickel-manganese ternary positive material, preparation method thereof and lithium ion secondary battery
CN103022486A (zh) * 2012-12-19 2013-04-03 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种锂离子电池正极材料的制备方法
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