CN107565108B - 富锂镍钴锰酸锂电池正极材料制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种富锂镍钴锰酸锂电池正极材料制备方法及其产品和应用，按照分子式LimNi1/3Co1/3Mn1/3O2（m>1）中的化学计量比称取锰盐、钴盐和镍盐，溶于水，pH调整为8.5；将混合溶液置于反应釜中得到的产物过滤洗涤并干燥后，与钛酸锂混合，煅烧得到富锂材料；将比重为2%的铝粉分散于丙酮中，将得到的富锂材料加入分散了铝粉的丙酮溶液中，至凝胶态；将该凝胶态产物转移至管式炉中，热处理，得到富含氧空位的富锂镍钴锰酸锂电池正极材料。本发明的制备，其中，混铝工艺引入的铝在煅烧的时候可有效发挥它的脱氧功能，易于在材料中引入氧空位，从而提高镍钴锰正极材料的电化学性能。且该制备。

Description

富锂镍钴锰酸锂电池正极材料制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明属于锂电池正极材料技术领域，具体涉及一种富锂镍钴锰酸锂电池正极材料制备方法及其产品和应用。
背景技术
近年来，锂离子电池作为新兴的绿色电池，在各个领域表现出重要作用。伴随着锂离子电池的发展，电池材料也在迅猛地发展着，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、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂等。镍钴锰酸锂综合了钴酸锂、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好的优点，备受大家的关注。而随着电动汽车越来越被需求，对动力锂离子电池的要求也越来越高。锂离子动力电池要求材料有很好的循环稳定性和高的倍率性能，镍钴锰酸锂电池虽然有着放电比容量高的有点，但是其离子电导率低、循环和倍率性能不足，导致了其在动力电池中的使用受到了限制。
本发明提供了一种富锂镍钴锰酸锂电池正极材料的制备方法。本发明在镍钴锰酸锂材料制备好之后引入混铝工艺，混入的铝在煅烧的时候可有效发挥它的脱氧功能，易于在材料中引入氧空位，从而提高镍钴锰正极材料的电化学性能。且该制备工艺易操作，可重复性强。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于：提供一种富锂镍钴锰酸锂电池正极材料制备方法。
本发明的再一目的在于：提供上述制备方法获得的产品。
本发明的又一目的在于：提供上述制备方法获得的产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种富锂镍钴锰酸锂电池正极材料的制备方法，包括下述步骤：
（1）按照分子式LimNi1/3Co1/3Mn1/3O2（m>1）中的化学计量比称取锰盐、钴盐和镍盐，将其溶于去离子水中，然后向溶液中加入碳酸氢铵溶液，将其pH调整为8.5；
（2）将混合溶液置于反应釜中，在温度为70-90℃的条件下搅拌8-10小时，将产物过滤洗涤并干燥；
（3）将（2）得到的产物与钛酸锂按照物质的量比例1：m混合，在氧气气氛下进行煅烧，先在500℃温度下煅烧5-7小时，再在900℃下煅烧15-17小时，加热速率为5℃/min，得到富锂材料；
（4）将比重为2%的铝粉分散于丙酮中，搅拌均匀，然后将（3）步骤得到的富锂材料加入分散了铝粉的丙酮溶液中，在真空环境下加热搅拌至凝胶态；
（5）将（4）步骤的产物转移至管式炉中，在氮气的气氛下进行热处理，先在70℃下煅烧1-2小时除去包覆在材料表面的丙酮，然后在450℃下煅烧5-6个小时充分发挥组分里Al的脱氧剂功效，最后在650℃下煅烧1-2小时将剩余的Al氮化为AlN，加热速率为5℃/min，得到富含氧空位的富锂镍钴锰电池正极材料。
所述的锰盐为硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰和柠檬酸锰中的一种或其组合。
所述的钴盐为硫酸钴、醋酸钴、硝酸钴和柠檬酸钴中一种或其组合。
所述的镍盐为硫酸镍、醋酸镍、硝酸镍和柠檬酸镍中一种或其组合。
本发明提供根据上述任一所述制备方法得到的一种富锂镍钴锰酸锂电池正极材料产品。
本发明提供上述富锂镍钴锰酸锂电池正极材料作为锂电池正极材料的应用。
本发明的有益效果：
本发明的制备方法中，在镍钴锰酸锂材料制备好之后引入了混铝工艺，混入的铝在煅烧的时候可有效发挥它的脱氧功能，易于在材料中引入氧空位，从而提高镍钴锰正极材料的电化学性能。且该制备工艺易操作，可重复性强。
附图说明
图1是实施例1所制备的富含氧空位镍钴锰酸锂材料0.5C倍率下的循环性能图。
具体实施方式
本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。
实施例1
将均为10mmol的乙酸锰、乙酸镍和乙酸钴溶于去离子水中，然后向溶液中加入碳酸氢铵溶液，将其PH调整为8.5；将混合溶液置于反应釜中，在温度为70℃的条件下搅拌8小时，将产物过滤洗涤并干燥；将（2）得到的产物与钛酸锂按照物质的量比例1：1.56混合，在氧气气氛下进行煅烧，先在500℃温度下煅烧5小时，再在900℃下煅烧17小时，加热速率为5℃/min，得到富锂材料；将比重为2%的铝粉分散于丙酮中，搅拌均匀，然后将（3）步骤得到的富锂材料加入分散了铝粉的丙酮溶液中，在真空环境下加热搅拌至凝胶态；将（4）步骤的产物转移至管式炉中，在氮气的气氛下进行热处理，先在70℃下煅烧1小时除去包覆在材料表面的丙酮，然后在450℃下煅烧6个小时充分发挥组分里Al的脱氧剂功效，最后在650℃下煅烧2小时将剩余的Al氮化为AlN，加热速率为5℃/min，得到富含氧空位的富锂镍钴锰电池正极材料。
本实施例中得到的正极材料在0.5C倍率下的循环寿命图如图1所示，可看到首次放电比容量为226 mAh/g，循环50次、100次之后放电比容量均在200mAh/g以上，循环性能较好。
实施例2
将均为20mmol的硫酸锰、硫酸镍和硫酸钴溶于去离子水中，然后向溶液中加入碳酸氢铵溶液，将其PH调整为8.5；将混合溶液置于反应釜中，在温度为80℃的条件下搅拌9小时，将产物过滤洗涤并干燥；将（2）得到的产物与钛酸锂按照物质的量比例1：1.4混合，在氧气气氛下进行煅烧，先在500℃温度下煅烧6小时，再在900℃下煅烧16小时，加热速率为5℃/min，得到富锂材料；将比重为2%的铝粉分散于丙酮中，搅拌均匀，然后将（3）步骤得到的富锂材料加入分散了铝粉的丙酮溶液中，在真空环境下加热搅拌至凝胶态；将（4）步骤的产物转移至管式炉中，在氮气的气氛下进行热处理，先在70℃下煅烧1小时除去包覆在材料表面的丙酮，然后在450℃下煅烧5个小时充分发挥组分里Al的脱氧剂功效，最后在650℃下煅烧1小时将剩余的Al氮化为AlN，加热速率为5℃/min，得到富含氧空位的富锂镍钴锰电池正极材料。
实施例3
将均为15mmol的醋酸锰、醋酸镍和醋酸钴溶于去离子水中，然后向溶液中加入碳酸氢铵溶液，将其PH调整为8.5；将混合溶液置于反应釜中，在温度为90℃的条件下搅拌10小时，将产物过滤洗涤并干燥；将（2）得到的产物与钛酸锂按照物质的量比例1：1.3混合，在氧气气氛下进行煅烧，先在500℃温度下煅烧7小时，再在900℃下煅烧15小时，加热速率为5℃/min，得到富锂材料；将比重为2%的铝粉分散于丙酮中，搅拌均匀，然后将（3）步骤得到的富锂材料加入分散了铝粉的丙酮溶液中，在真空环境下加热搅拌至凝胶态；将（4）步骤的产物转移至管式炉中，在氮气的气氛下进行热处理，先在70℃下煅烧2小时除去包覆在材料表面的丙酮，然后在450℃下煅烧6个小时充分发挥组分里Al的脱氧剂功效，最后在650℃下煅烧1小时将剩余的Al氮化为AlN，加热速率为5℃/min，得到富含氧空位的富锂镍钴锰电池正极材料。

Claims (3)

1.一种富锂镍钴锰酸锂电池正极材料的制备方法，包括下述步骤：
（1）按照分子式LimNi1/3Co1/3Mn1/3O2（m>1）中的化学计量比称取锰盐、钴盐和镍盐，将其溶于去离子水中，然后向溶液中加入碳酸氢铵溶液，将其pH调整为8.5，得混合溶液；
（2）将混合溶液置于反应釜中，在温度为70-90℃的条件下搅拌8-10小时，将产物过滤洗涤并干燥；
（3）将（2）得到的产物与钛酸锂按照物质的量比例1：m混合，在氧气气氛下进行煅烧，先在500℃温度下煅烧5-7小时，再在900℃下煅烧15-17小时，加热速率为5℃/min，得到富锂材料；
（4）将比重为2%的铝粉分散于丙酮中，搅拌均匀，然后将（3）步骤得到的富锂材料加入分散了铝粉的丙酮溶液中，在真空环境下加热搅拌至凝胶态；
（5）将（4）步骤的产物转移至管式炉中，在氮气的气氛下进行热处理，先在70℃下煅烧1-2小时除去包覆在材料表面的丙酮，然后在450℃下煅烧5-6个小时充分发挥组分里Al的脱氧剂功效，最后在650℃下煅烧1-2小时将剩余的Al氮化为AlN，加热速率为5℃/min，得到富含氧空位的富锂镍钴锰酸锂电池正极材料；其中，
所述的锰盐为硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰和柠檬酸锰中的一种或其组合；
所述的钴盐为硫酸钴、醋酸钴、硝酸钴和柠檬酸钴中一种或其组合；
所述的镍盐为硫酸镍、醋酸镍、硝酸镍和柠檬酸镍中一种或其组合。
2.一种根据权利要求1所述制备方法得到的富锂镍钴锰酸锂电池正极材料。
3.根据权利要求2所述一种富锂镍钴锰酸锂电池正极材料作为锂电池正极材料的应用。
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