CN105680036A - 一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺 - Google Patents

一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN105680036A
CN105680036A CN201610253184.1A CN201610253184A CN105680036A CN 105680036 A CN105680036 A CN 105680036A CN 201610253184 A CN201610253184 A CN 201610253184A CN 105680036 A CN105680036 A CN 105680036A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cathode material
lithium manganate
manganate cathode
cobalt lithium
precursor
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
CN201610253184.1A
Other languages
English (en)
Inventor
黎超英
吴沛荣
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.)
Liuzhou Kaitong New Material Technology Co Ltd
Original Assignee
Liuzhou Kaitong New Material Technology Co Ltd
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 Liuzhou Kaitong New Material Technology Co Ltd filed Critical Liuzhou Kaitong New Material Technology Co Ltd
Priority to CN201610253184.1A priority Critical patent/CN105680036A/zh
Publication of CN105680036A publication Critical patent/CN105680036A/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
    • H01M4/36—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
    • 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

本发明涉及镍钴锰酸锂正极材料，具体说是一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其包括按化学计量比称取MnSO4、CoSO4和NiSO4加水溶解，配置成混合金属离子溶液，将溶液置于反应釜中；再向上述反应釜中边搅拌边滴加浓氨水和过量的NaOH溶液进行水浴反应；将反应沉淀物陈化、洗涤、抽滤、干燥后与化学计量比的Li2CO3置于行星球磨机中，并加入分散剂进行机械活化；然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；将前驱体进行预烧；预烧后进行研磨，再焙烧，获得镍钴锰酸锂正极材料。本发明采用共沉淀法合成镍钴锰酸锂正极材料在合成过程中将前驱体进行机械活化，使前驱体颗粒分布均匀，粒径均匀；再通过预烧和焙烧获得电化学性能优良的钴镍锰酸锂正极材料。

Description

一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺
技术领域
本发明涉及镍钴锰锂电池正极材料，具体说是一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺。
背景技术
近几年来，新型的锂离子复合正极材料发展迅速，尤其是镍钴锰锂正极材料，其成为国内外专家学者研究的热点。与商业化的LiCoO2相比，镍钴锰锂正极材料具有成本低廉的优势；与LiNiO2相比，镍钴锰锂正极材料更易合成，并且循环性能和热稳定性相对较好；相对尖晶石LiMn2O4来说，镍钴锰锂正极材料在充放电过程中结构更稳定，不会发生Jahn-Teller效应，且Mn离子稳定，不会发生Mn离子在电解液中的溶解；与LiFePO4相比，镍钴锰锂正极材料振实密度大，电位平台高。
目前，镍钴锰锂正极材料的制备方法包括高温固相法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热合成法和燃烧法等，但采用较多的仍然是共沉淀法，该方法操作复杂、重复性较差且需要严格控制实验条件，在一定程度上限制了镍钴锰锂正极材料的工业化生产和实际应用。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种可获得电化学性能优良的镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其包括以下步骤：
本发明采用的技术方案为：一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其包括以下步骤：
（1）按化学计量比称取MnSO4、CoSO4和NiSO4加水溶解，配置成混合金属离子溶液，将溶液置于反应釜中；
（2）再向上述反应釜中边搅拌边滴加浓氨水和过量的NaOH溶液进行水浴反应；
（3）将反应沉淀物陈化、洗涤、抽滤、干燥后与化学计量比的Li2CO3置于行星球磨机中，并加入分散剂进行机械活化；
（4）然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；
（5）将前驱体进行预烧；
（6）预烧后进行研磨，再焙烧，获得镍钴锰酸锂正极材料。
作为优选，搅拌速度为500--600r/min，搅拌时间为4—5h。
作为优选，水浴反应的温度为50--60℃。
作为优选，干燥时，干燥箱保持60—80℃的温度。
作为优选，预烧温度为450--550℃，时间为4—5h。
作为优选，焙烧的温度为800--900℃，时间为9—10h。
作为优选，机械活化采用行星球磨机，行星球磨机采用180--220r/min的转速进行机械活化，机械活化的时间为3.5—4.5h。
作为优选，机械活化时的球料质量比为（8—9）：1。
从以上技术方案可知，本发明采用共沉淀法合成镍钴锰酸锂正极材料在合成过程中将前驱体进行机械活化，使前驱体颗粒分布均匀，粒径均匀；再通过预烧和焙烧获得电化学性能优良的钴镍锰酸锂正极材料。
具体实施方式
下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其包括以下步骤：
（1）按化学计量比称取MnSO4、CoSO4和NiSO4加水溶解，配置成混合金属离子溶液，将溶液置于反应釜中；再向上述反应釜中边搅拌边滴加浓氨水和过量的NaOH溶液进行水浴反应，水浴反应的温度为50--60℃，并控制溶液滴定速度，搅拌速度为500--600r/min，边搅拌边使溶液在反应釜中混合，生成沉淀。滴定完成后，再搅拌4—5h后停止搅拌，使沉淀物陈化、洗涤、抽滤、干燥。
（2）再与化学计量比的Li2CO3置于行星球磨机中，并加入分散剂进行机械活化，分散剂可采用无水乙醇等，有利于分散、球磨；机械活化采用行星球磨机，球料质量比为（8—9）：1，这样活化效果较好；行星球磨机采用180--220r/min的转速进，活化的时间为3.5—4.5h。这样可以改善物料之间的界面接触，促进后续合成过程中晶核生成和发育生长的速度，起到晶粒细化的作用。
（3）然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；干燥时，干燥箱保持60—80℃的温度。
（4）将前驱体进行预烧；预烧温度为450--550℃，时间为4—5h；预烧后进行研磨，再焙烧，焙烧的温度为800--900℃，时间为9—10h，获得钴镍锰酸锂正极材料。
实施例1
按化学计量比称取MnSO4、CoSO4和NiSO4加水溶解，配置成混合金属离子溶液，将溶液置于反应釜中，再向上述反应釜中边搅拌边滴加浓氨水和过量的NaOH溶液进行水浴反应，水浴反应的温度为50℃，搅拌速度为500r/min；滴定完成后，再搅拌4h后停止搅拌，然后将沉淀物陈化、洗涤、抽滤、干燥后与化学计量比的Li2CO3置于行星球磨机中，并加入适量的无水乙醇，再采用球料质量比为8：1，180/min的转速球磨4.5h，然后将球磨后的浆料置于60℃的干燥箱内干燥，得到前驱体；将前驱体进行预烧，预烧温度为450℃，时间为5h；预烧后进行研磨，再焙烧，焙烧的温度为800℃，时间为10h，获得镍钴锰酸锂正极材料。对该材料性能测试获得：首次充放电比容量分别为196mAh/g、187mAh/g；从第2周开始，充放电效率达到98%以上，第8周放电比容量为176mAh/g，容量保持率达94.1%。
实施例2
按化学计量比称取MnSO4、CoSO4和NiSO4加水溶解，配置成混合金属离子溶液，将溶液置于反应釜中，再向上述反应釜中边搅拌边滴加浓氨水和过量的NaOH溶液进行水浴反应，水浴反应的温度为55℃，搅拌速度为550r/min；滴定完成后，再搅拌4.5h后停止搅拌，然后将沉淀物陈化、洗涤、抽滤、干燥后与化学计量比的Li2CO3置于行星球磨机中，并加入适量的无水乙醇，再采用球料质量比为8.5：1，200/min的转速球磨4h，然后将球磨后的浆料置于70℃的干燥箱内干燥，得到前驱体；将前驱体进行预烧，预烧温度为500℃，时间为4.5h；预烧后进行研磨，再焙烧，焙烧的温度为850℃，时间为9.5h，获得镍钴锰酸锂正极材料。对该材料性能测试获得：首次充放电比容量分别为213mAh/g、201mAh/g；从第2周开始，充放电效率达到99%以上，第8周放电比容量为191mAh/g，容量保持率超95%。
实施例3
按化学计量比称取MnSO4、CoSO4和NiSO4加水溶解，配置成混合金属离子溶液，将溶液置于反应釜中，再向上述反应釜中边搅拌边滴加浓氨水和过量的NaOH溶液进行水浴反应，水浴反应的温度为60℃，搅拌速度为600r/min；滴定完成后，再搅拌5h后停止搅拌，然后将沉淀物陈化、洗涤、抽滤、干燥后与化学计量比的Li2CO3置于行星球磨机中，并加入适量的无水乙醇，再采用球料质量比为9：1，220/min的转速球磨3.5h，然后将球磨后的浆料置于80℃的干燥箱内干燥，得到前驱体；将前驱体进行预烧，预烧温度为550℃，时间为4h；预烧后进行研磨，再焙烧，焙烧的温度为900℃，时间为9h，获得镍钴锰酸锂正极材料。对该材料性能测试获得：首次充放电比容量分别为203mAh/g、192mAh/g；从第2周开始，充放电效率达到98%以上，第8周放电比容量为180mAh/g，容量保持率93.7%。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其包括以下步骤：
（1）按化学计量比称取MnSO4、CoSO4和NiSO4加水溶解，配置成混合金属离子溶液，将溶液置于反应釜中；
（2）再向上述反应釜中边搅拌边滴加浓氨水和过量的NaOH溶液进行水浴反应；
（3）将反应沉淀物陈化、洗涤、抽滤、干燥后与化学计量比的Li2CO3置于行星球磨机中，并加入分散剂进行机械活化；
（4）然后将活化后的浆料置于干燥箱内干燥，得到前驱体；
（5）将前驱体进行预烧；
（6）预烧后进行研磨，再焙烧，获得镍钴锰酸锂正极材料。
2.根据权利要求1所述合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其特征在于：搅拌速度为500--600r/min，搅拌时间为4—5h。
3.根据权利要求1所述合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其特征在于：水浴反应的温度为50--60℃。
4.根据权利要求1所述合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其特征在于：干燥时，干燥箱保持60—80℃的温度。
5.根据权利要求1所述合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其特征在于：预烧温度为450--550℃，时间为4—5h。
6.根据权利要求1所述合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其特征在于：焙烧的温度为800--900℃，时间为9—10h。
7.根据权利要求1所述合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其特征在于：机械活化采用行星球磨机，行星球磨机采用180--220r/min的转速进行机械活化，机械活化的时间为3.5—4.5h。
8.根据权利要求1所述合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺，其特征在于：机械活化时的球料质量比为（8—9）：1。
CN201610253184.1A 2016-04-22 2016-04-22 一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺 Pending CN105680036A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610253184.1A CN105680036A (zh) 2016-04-22 2016-04-22 一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610253184.1A CN105680036A (zh) 2016-04-22 2016-04-22 一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105680036A true CN105680036A (zh) 2016-06-15

Family

ID=56215845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610253184.1A Pending CN105680036A (zh) 2016-04-22 2016-04-22 一种合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105680036A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107342417A (zh) * 2016-12-28 2017-11-10 杉杉能源（宁夏）有限公司 一种具有特定形貌的高镍型镍钴锰酸锂前驱体及其制备方法
CN110718686A (zh) * 2018-07-11 2020-01-21 西北大学 一种富锂锰基正极材料的制备方法及其前驱体的制备方法
CN111634959A (zh) * 2020-06-02 2020-09-08 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种三元材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048711A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Sony Corp 正極活物質およびその製造方法、並びに電池
CN101202343A (zh) * 2006-12-15 2008-06-18 中国电子科技集团公司第十八研究所 锂离子电池正极材料氧化镍钴锰锂及其制备方法
CN101478044A (zh) * 2009-01-07 2009-07-08 厦门钨业股份有限公司 锂离子二次电池多元复合正极材料及其制备方法
US20140306664A1 (en) * 2011-10-21 2014-10-16 Korea Institute Of Industrial Technology Cathode composite material synthesis having high energy density for lithium secondary battery for electric vehicle and electrode manufacturing technology thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048711A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Sony Corp 正極活物質およびその製造方法、並びに電池
CN101202343A (zh) * 2006-12-15 2008-06-18 中国电子科技集团公司第十八研究所 锂离子电池正极材料氧化镍钴锰锂及其制备方法
CN101478044A (zh) * 2009-01-07 2009-07-08 厦门钨业股份有限公司 锂离子二次电池多元复合正极材料及其制备方法
US20140306664A1 (en) * 2011-10-21 2014-10-16 Korea Institute Of Industrial Technology Cathode composite material synthesis having high energy density for lithium secondary battery for electric vehicle and electrode manufacturing technology thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐立成: ""层状镍钻锰酸锂正极材料的合成与性能研究"", 《中国优秀硕士学位全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107342417A (zh) * 2016-12-28 2017-11-10 杉杉能源（宁夏）有限公司 一种具有特定形貌的高镍型镍钴锰酸锂前驱体及其制备方法
CN110718686A (zh) * 2018-07-11 2020-01-21 西北大学 一种富锂锰基正极材料的制备方法及其前驱体的制备方法
CN111634959A (zh) * 2020-06-02 2020-09-08 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种三元材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10446830B2 (en) High-voltage ternary positive electrode material for lithium-ion battery and preparation method thereof
Yang et al. Improving the cycling performance of the layered Ni-rich oxide cathode by introducing low-content Li2MnO3
CN101447566B (zh) 层状-尖晶石共生结构锂离子电池正极材料及制备方法
JP6017789B2 (ja) ニッケル・コバルト・マンガン系多元素が添加されたリチウムイオン電池用正極材料及びその製造方法
CN102386391B (zh) 一种制备三元复合正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2的方法
CN101335348B (zh) 锂离子电池5V级正极材料球形LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法
US10903516B2 (en) Method of preparing cathode material for secondary battery
CN112531158B (zh) 一种高镍三元单晶材料及其制备方法
CN106910887B (zh) 一种富锂锰基正极材料、其制备方法及包含该正极材料的锂离子电池
JP2012506110A (ja) ニッケル・コバルト・マンガン系多元素ドーピングしたリチウムイオン電池用正極材料及びその製造方法
CN103296270B (zh) 一种锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂（LiNixCoyMnzO2）及其制备方法
CN103441252A (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
JP2012517675A5 (zh)
CN109244454B (zh) 一种具有分级结构的ncm三元正极材料
CN103247780A (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN105870414A (zh) 共沉淀法合成镍钴锰酸锂正极材料的工艺
CN104091943B (zh) 一种高功率锂离子正极材料及其制备方法
CN114361440A (zh) 一种具有核壳结构的高电压三元正极材料及其制备方法
CN104600285A (zh) 一种球形镍锰酸锂正极材料的制备方法
CN102623691A (zh) 一种锂电池正极材料镍锰酸锂的制备方法
CN104037401A (zh) 一种适合高压用的镍钴锰酸锂三元正极材料
CN102263238A (zh) 一种锂镍钴锰氧化物及其制备方法
CN111540898A (zh) 一种一次颗粒均一性好的前驱体的制备方法和应用
CN106384813A (zh) 一种锂离子电池用正极材料的快速合成方法
CN108735993B (zh) 一种Co、Al共掺杂高镍锰基氧化物正极材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160615

RJ01 Rejection of invention patent application after publication