CN107768631A - 一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：在搅拌的条件下，将氨水和氢氧化钠混合溶液滴加到含有锰盐、钴盐和镍盐的混合溶液中，得到氢氧根前驱体；然后将氢氧根前驱体与适量的锂源反应，即得到锰基层状富锂氧化物；烧结过程中加入B2O3，BaCl2、PbCl2、CaCl2、KF、LiCl、Na2B4O7、Li2B4O7、LiBO2、Na2BO3、NaCl、KCl中的一种或者多种作为助熔剂；随后再将再制得的锰基层状富锂氧化物粉碎，本发明制备方法得到的包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料，具有高的比容量和优异的循环性能，尤其是其倍率性能和充放电库伦效率；可通过调整烧结工艺和助熔剂的用量控制材料的形貌。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料及其制备方法。
背景技术
随着能源危机问题、环境污染问题的步步紧逼，新能源、绿色、可循环、储能等新词汇日益成为社会发展的热点；虽说铅酸电池、镍氢电池在一定的程度上缓解这能源紧促的问题，但由于其环境不友好，电压平台低，能量密度地等问题，其始终难以在绿色发展问题上发挥建设性的作用；太阳能、风能、潮汐能等能源对人类来说是一个丰富的真正绿色的能量来源，但由于其间接不可持续性等问题，在现阶段难以解决人类所面临的能源问题；锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、工作电压平稳、自放电小等优点，它被认为是当今主要的能源问题突破点之一；它不光可作为3C数码电子产品的能源，还可作为移动设备例如电动车，混合电动车的能量来源；其在风光储能方面，也有巨大的应用空间。
近年来，便携式电子产品例如：笔记本电脑、移动电话、便携式摄像机、数码相机、无绳电动工具等的持续走强，锂离子电池市场的需求一直保持相当高的增长速度；随着锂离子电池应用领域的不断拓宽，市场对其需求量越来越大，但其价格过高，因此降低生产成本、提高电池容量等性能成为锂离子电池发展和改进的主要方向。
正极材料是锂离子电池的重要组成部分，它既是锂离子电池容量提高的瓶颈，也是决定锂离子电池价格最重要的因素；因此，安全、价廉、高性能和高容量的正极材料一直是锂离子电池行业发展的重点之一。
然而，常见的商业正极材料的放电容量一般低于200mAh/g，如钴酸锂、磷酸铁锂、各类镍钴锰三元材料等，这很难满足电动车或混合电动车的发展要求；富锂层状正极材料具有很高的比容量，在2.0V-4.8V放电平台，其放电比容量为240mAh/g；因此，富锂材料被认为是最有前途的正极材料之一；然而，富锂层状材料在其走向商业化过程中，还具有3个主要的缺陷待克服：1、首次充放电的库仑效率比较低；这主要是由于当放电电压超过4.5V时，Li2MnO3发生分解生成Li2O，从而造成Li2O损失和电极氧化，使首次充放电不可逆容量增多；并且，由于库仑效率低而导致的大量锂金属沉积在碳负极，还会产生很严重的安全问题；2、循环稳定性差，电压平台和放电容量衰减严重；这主要是由于在高电压下，电极和电解液界面不稳定，特别是在第一次循环过程中，氧的从晶格中的脱出，会导致正极材料表面微裂纹的产生，并且还伴随的有晶格畸变；而且，在长期的循环过程中，在过渡金属层中发生阳离子混排，导致盐岩相逐渐向尖晶石相转变；最近研究发现，其电压平台衰减与过渡金属原子被束缚在四面体间隙中有很大的关系；采用元素掺杂发现，当掺杂的元素半径较大时，电压平台衰减有较明显改善；这是由于半径大的过渡金属原子进入四面体间隙所需要克服的能垒较高，从而被束缚在四面体间隙中的过渡金属原子较少；3、富锂材料中的Li2MnO3组分的电子导电性较差，因而材料的倍率性能较差。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料及其制备方法；
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将锰盐、钴盐、镍盐溶解到去离子水中，并在搅拌速度为400-950r/min的条件下，搅拌1h-2.5h；得到溶液，其中锰盐的浓度为0.07-2.6mol/L，钴盐和镍盐的浓度均为0.01-2.5mol/L；
S2：在搅拌速度为400-950r/min的条件下，将氨水和氢氧化钠的混合溶液以0.5-2.5滴/秒的速度滴入S1中所制得的溶液中，使其最终pH值为11；然后再继续搅拌0.5h-2.5h，得到悬浊液，将悬浊液抽滤，然后将抽滤后得到的固体物质放入真空烘箱内，控制真空烘箱内的温度为100℃；控制烘烤时间为6h，得到氢氧根前驱体；
S3：将氢氧根前驱体与锂源充分混合，混合过程中同时加入B2O3，BaCl2、PbCl2、CaCl2、KF、LiCl、Na2B4O7、Li2B4O7、LiBO2、Na2BO3、NaCl、KCl中的一种或者多种化合物做助熔剂；得到混合料，然后将混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h控制马弗炉内的升温速度为4℃/min；得到煅烧物，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将冲洗后的固体放入烘箱中，控制烘箱中的气氛为空气，控制烘箱中的温度为150℃，控制烘烤时间为8h，即得到锰基层状富锂材料；锰基层状富锂材料中镍钴锰总摩尔量与锂的摩尔量比为1：1.35-1.45；
S4：称取锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐，然后将锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐混合均匀，将锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐放入球磨罐中，向球磨罐中加入有机溶剂，控制有机溶剂完全浸湿锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐，在球磨罐开口处加上密封圈，然后将球磨罐开口处用水胶布再次密封；将球磨罐安装在球磨设备上，控制球磨罐的转速为280r/min，控制球磨罐的球磨时间为5～9h，其中每球磨30min，停止球磨5min；待球磨完毕后，打开球磨罐置于通风橱中，待溶剂挥发完全后进行研磨，得到球磨粉体；将球磨粉体移入马弗炉中进行高温烧结，控制马弗炉中的升温速度为3℃/min，待马弗炉中的温度升温到600～900℃之间时恒温保持2～5h，然后控制马弗炉中的升温速度为4℃/min，待马弗炉中的温度升温到1200～1500℃之间时恒温保持1～4h，然后自然冷却降温；然后将烧结后的产物进行研磨，将研磨后的产物用筛孔为200～350目的进行筛分，装袋备用，得到目标产物磷酸钛铝锂；
S5：将S3中制备的磷酸钛铝锂锰基层状富锂材料与S4中制备的磷酸钛铝锂进行混合，控制磷酸钛铝锂质量为磷酸钛铝锂锰基层状富锂材料质量的0～2％，干法包覆均匀，然后放入马弗炉中烧结，烧结温度控制在400～700℃之间，烧结温度为恒温，烧结时间为4～8小时；得到烧结产物，待烧结产物冷却后，筛分，即得一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料。
本发明中，所述锂盐为硝酸锂、乙酸锂、碳酸锂或氢氧化锂中的一种或者几种混合物。
本发明中，所述镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍，钴盐为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、乙酸钴中的一种或者几种混合物，锰盐为氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、乙酸锰中的一种或者几种混合物。
本发明中，S4中称取锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐的质量比为1.28：1.2：2.8：6。
本发明中，S4中磷酸钛铝锂的化学式为Li1.2Al0.6Ti1.4(PO4)3。
一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料，上述制备方法制成。
发明原理：本发明利用添加助熔剂的方法降低材料的熔点，使前驱体和锂盐处在一个熔融的环境中，加速金属离子的扩散，使晶粒在较低的温度下开始生长发育，晶粒的生长到一定程度后打破前驱体团聚体的限制，最终生长成具有良好形貌的正极材料；另外，通过磷酸钛铝锂包覆改善富锂锰基材料的循环稳定性。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果；
本发明制备的包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料具有优异倍率性能和库伦效率。本发明制备方法得到的包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料，具有高的比容量和优异的循环性能，尤其是其倍率性能和充放电库伦效率；可通过调整烧结工艺和助熔剂的用量控制材料的形貌。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述；
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定；显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图；在附图中：
图1是一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的电子显微镜图；
图2是一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的电子显微镜图；
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围；
实施例1
S1：将100mL去离子水加入到250mL的高颈烧杯中，然后在500转/min的搅拌速度下，加入25g硫酸锰、5.4g硫酸镍和5.8g硫酸钴，并使其充分分散；然后在1500转/min的搅拌条件下，向上述溶液中滴加适量的氨水和氢氧化钠混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为5mol/dm3和氨水的浓度为1mol/dm3，使PH值在11；再将上述悬浊液抽滤，并在真空烘箱里，在100℃温度下，烘烤6h，即可得到氢氧根前驱体；
S2：将上述所得前驱体与锂源进行充分混合，混合过程中同时加入B2O3做助熔剂；然后将上述混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h，其中升温速度为4℃/min，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将其放入烘箱中，在空气环境和150℃下烘烤8h，即得到锰基层状富锂材料；镍钴锰总摩尔量与锂的摩尔量比为1：1.35；
S3：磷酸钛铝锂制备目标产物为Li1.2Al0.6Ti1.4(PO4)3，故称取锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐按化学计量比为1.28：1.2：2.8：6的比例混合，锂盐过量8wt％是为了弥补锂盐在高温的挥发；将原料放入球磨罐中，加入适量有机溶剂，使有机溶剂完全浸湿原料，加上密封圈，然后将球磨罐用水胶布再次密封；将球磨罐安装在球磨设备上调整转速为280r/min，将上述混合物球磨5h，每球30min，间歇5min；打开球磨罐置于通风橱中，待溶剂挥发完全后进行研磨，得粉体；将产物移入马弗炉中进行高温烧结，以3℃/min升温到600℃之间恒温2h，在以4℃/min升温到1200℃之间恒温1h自然冷却降温；研磨，过200目筛，装袋备用；
S4：将高温熔融法制备的磷酸钛铝锂材料按一定比例1wt％混合，干法包覆均匀后转至马弗炉中400℃恒温4小时；冷却，过筛，即得最终目标产物。
实施例2
S1：将100mL去离子水加入到250mL的高颈烧杯中，然后在500转/min的搅拌速度下，加入25g硫酸锰、5.4g硫酸镍和5.8g硫酸钴，并使其充分分散；然后在1500转/min的搅拌条件下，向上述溶液中滴加适量的氨水/氢氧化钠混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为5mol/dm3和氨水的浓度为1mol/dm3，使PH值在11；再将上述悬浊液抽滤，并在真空烘箱里，在100℃温度下，烘烤6h，即可得到氢氧根前驱体；
S2：将上述所得前驱体与LiOH按摩尔比为1：1.42的比例进行充分混合，然后将前驱体和LiOH的混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h，其中升温速度为4℃/min，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将其放入烘箱中，在空气环境中150℃烘烤8h，即得到锰基层状富锂材料；
S3：将S2所得的锰基层状富锂材料粉碎，然后在600℃下煅烧2h，气氛为氨气和Ar混合气体，其中氨气和Ar的体积比为1：1，升温速率为5℃/min，气流量为15L/min；
S4：先将1g的C2H2O4和0.3gC14H14S2溶解于100ml无水乙醇中，在25℃下搅拌2h；待其混合均匀后，再将氮掺杂锰基层状富锂氧化物加入到上述溶解有C2H2O4和C14H14S2的乙醇溶液中；最后再将将上述混合物在80℃下加热，并不停搅拌，直到凝胶形成；
S5：最后将上述凝胶烘干、研磨，先在350℃下热处理5h，再在650℃下热处理10h，气氛为氮气；既得覆有掺硫的导电石墨SC的氮掺杂锰基层状富锂氧化物。
实施例3
S1：将100mL去离子水加入到250mL的高颈烧杯中，然后在500转/min的搅拌速度下，加入25g硫酸锰、5.4g硫酸镍和5.8g硫酸钴，并使其充分分散；然后在1500转/min的搅拌条件下，向上述溶液中滴加适量的氨水/氢氧化钠混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为5mol/dm3和氨水的浓度为1mol/dm3，使PH值在11；再将上述悬浊液抽滤，并在真空烘箱里，在100℃温度下，烘烤6h，即可得到氢氧根前驱体；
S2：将上述所得前驱体与锂源进行充分混合，混合过程中同时加入KCl做助熔剂；然后将上述混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h，其中升温速度为4℃/min，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将其放入烘箱中，在空气环境和150℃下烘烤8h，即得到锰基层状富锂材料；镍钴锰总摩尔量与锂的摩尔量比为1：1.37；
S3：磷酸钛铝锂制备目标产物为Li1.2Al0.6Ti1.4(PO4)3，故称取锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐按化学计量比为1.28：1.2：2.8：6的比例混合，锂盐过量8wt％是为了弥补锂盐在高温的挥发；将原料放入球磨罐中，加入适量有机溶剂，使有机溶剂完全浸湿原料，加上密封圈，然后将球磨罐用水胶布再次密封；将球磨罐安装在球磨设备上调整转速为280r/min，将上述混合物球磨6h，每球30min，间歇5min；打开球磨罐置于通风橱中，待溶剂挥发完全后进行研磨，得粉体；将产物移入马弗炉中进行高温烧结，以3℃/min升温到750℃之间恒温3h，在以4℃/min升温到1300℃之间恒温2h自然冷却降温；研磨，过200目筛，装袋备用；
S4：将高温熔融法制备的磷酸钛铝锂材料按一定比例1wt％混合，干法包覆均匀后转至马弗炉中500℃恒温5小时；冷却，过筛，即得最终目标产物。
对比例1
本发明的目的是提供一种具有优异电化学性能和循环稳定性的一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料及其制备方法；
S1：将100mL去离子水加入到250mL的高颈烧杯中，然后在500转/min的搅拌速度下，加入25g硫酸锰、5.4g硫酸镍和5.8g硫酸钴，并使其充分分散；然后在1500转/min的搅拌条件下，向上述溶液中滴加适量的氨水/氢氧化钠混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为5mol/dm3和氨水的浓度为1mol/dm3，使PH值在11；再将上述悬浊液抽滤，并在真空烘箱里，在100℃温度下，烘烤6h，即可得到氢氧根前驱体；
S2：将上述所得前驱体与锂源进行充分混合，然后将上述混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h，其中升温速度为4℃/min，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将其放入烘箱中，在空气环境和150℃下烘烤8h，即得到锰基层状富锂材料；镍钴锰总摩尔量与锂的摩尔量比为1：1.40；
S3：磷酸钛铝锂制备目标产物为Li1.2Al0.6Ti1.4(PO4)3，故称取锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐按化学计量比为1.28：1.2：2.8：6的比例混合，锂盐过量8wt％是为了弥补锂盐在高温的挥发；将原料放入球磨罐中，加入适量有机溶剂，使有机溶剂完全浸湿原料，加上密封圈，然后将球磨罐用水胶布再次密封；将球磨罐安装在球磨设备上调整转速为280r/min，将上述混合物球磨6h，每球30min，间歇5min；打开球磨罐置于通风橱中，待溶剂挥发完全后进行研磨，得粉体；将产物移入马弗炉中进行高温烧结，以3℃/min升温到750℃之间恒温3h，在以4℃/min升温到1300℃之间恒温2h自然冷却降温；研磨，过200目筛，装袋备用；
S4：将高温熔融法制备的磷酸钛铝锂材料按一定比例1wt％混合，干法包覆均匀后转至马弗炉中500℃恒温5小时；冷却，过筛，即得最终目标产物。
对比例2
S1：将100mL去离子水加入到250mL的高颈烧杯中，然后在500转/min的搅拌速度下，加入25g硫酸锰、5.4g硫酸镍和5.8g硫酸钴，并使其充分分散；然后在1500转/min的搅拌条件下，向上述溶液中滴加适量的氨水/氢氧化钠混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为5mol/dm3和氨水的浓度为1mol/dm3，使PH值在11；再将上述悬浊液抽滤，并在真空烘箱里，在100℃温度下，烘烤6h，即可得到氢氧根前驱体；
S2：将上述所得前驱体与锂源进行充分混合，混合过程中同时加入B2O3做助熔剂；然后将上述混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h，其中升温速度为4℃/min，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将其放入烘箱中，在空气环境和150℃下烘烤8h，即得到锰基层状富锂材料；镍钴锰总摩尔量与锂的摩尔量比为1：1.35。
对比例3
S1：将100mL去离子水加入到250mL的高颈烧杯中，然后在500转/min的搅拌速度下，加入25g硫酸锰、5.4g硫酸镍和5.8g硫酸钴，并使其充分分散；然后在1500转/min的搅拌条件下，向上述溶液中滴加适量的氨水/氢氧化钠混合溶液，其中氢氧化钠的浓度为5mol/dm3和氨水的浓度为1mol/dm3，使PH值在11；再将上述悬浊液抽滤，并在真空烘箱里，在100℃温度下，烘烤6h，即可得到氢氧根前驱体；
S2：将上述所得前驱体与锂源进行充分混合，然后将上述混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h，其中升温速度为4℃/min，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将其放入烘箱中，在空气环境和150℃下烘烤8h，即得到锰基层状富锂材料；镍钴锰总摩尔量与锂的摩尔量比为1：1.37。
测试例
半电池组装：将实施例1制备的具有优异电化学性能和循环稳定性的锰基层状富锂材料与对比例1制备的锰基层状富锂材料、对比例2制备的锰基层状富锂材料、对比例3制备的锰基层状富锂材料，分别与乙炔黑和PVDF按质量比8：1：1进行制浆并涂布，然后切成1㎝×1㎝的极片，以金属锂片为负极组装成半电池。
充放电测试：将实施例1制备的具有优异电化学性能和循环稳定性的锰基层状富锂材料与对比例1制备的锰基层状富锂材料、对比例2制备的锰基层状富锂材料、对比例3制备的锰基层状富锂材料，制作的锂离子电池，分别在不同倍率下进行恒定电流下进行充放电。
实施例1所得的锰基层状富锂材料在3C倍率下循环300次后的放电容量为143mAh·g-1，容量保持率为82.2％，而对比例1所得的锰基层状富锂材料、对比例2所得锰基层状富锂材料、对比例3所得的锰基层状富锂材料同样循环300次后的放电容量分别为79mAh·g-1、91.8mAh·g-1、73.5mAh·g-1，容量保持率分别为66.5％和80.3％、72.1％；这表明本发明所制备的包覆磷酸钛铝锂的锰基层状富锂材料比单纯锰基层状富锂氧化物、单纯磷酸钛铝锂包覆的锰基层状富锂氧化物、单纯加助溶剂的锰基层状富锂氧化物具有更好的循环性能。
实施例1所得的具有优异电化学性能和循环稳定性的锰基层状富锂材料在1C、2C和5C倍率充放循环中，其中1C＝mAh·g-1，实施例1的首次放电比容量分别为232mAh·g-1、193mAh·g-1和165mAh·g-1，而对比例1的比容量分别只有212mAh·g-1、175mAh·g-1和125mAh·g-1，对比例2的比容量分别只有201mAh·g-1、172mAh·g-1和131mAh·g-1，对比例3的比容量分别只有194mAh·g-1、158mAh·g-1和118mAh·g-1；这表明本发明所制备的包覆磷酸钛铝锂的锰基层状富锂材料比单纯锰基层状富锂氧化物、单纯磷酸钛铝锂包覆的锰基层状富锂氧化物、单纯加助溶剂的锰基层状富锂氧化物具有更好的倍率性能。
从检测数据可知，本发明制备方法得到的包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基层状氧化物材料的比容量高，循环性能好，倍率性能优异。
Claims (6)
1.一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将锰盐、钴盐、镍盐溶解到去离子水中，并在搅拌速度为400-950r/min的条件下，搅拌1h-2.5h；得到溶液，其中锰盐的浓度为0.07-2.6mol/L，钴盐和镍盐的浓度均为0.01-2.5mol/L；
S2：在搅拌速度为400-950r/min的条件下，将氨水和氢氧化钠的混合溶液以0.5-2.5滴/秒的速度滴入S1中所制得的溶液中，使其最终pH值为11；然后再继续搅拌0.5h-2.5h，得到悬浊液，将悬浊液抽滤，然后将抽滤后得到的固体物质放入真空烘箱内，控制真空烘箱内的温度为100℃；控制烘烤时间为6h，得到氢氧根前驱体；
S3：将氢氧根前驱体与锂源充分混合，混合过程中同时加入B2O3，BaCl2、PbCl2、CaCl2、KF、LiCl、Na2B4O7、Li2B4O7、LiBO2、Na2BO3、NaCl、KCl中的一种或者多种化合物做助熔剂；得到混合料，然后将混合料送入马弗炉中，在800℃下煅烧10h控制马弗炉内的升温速度为4℃/min；得到煅烧物，待煅烧物冷却后，用去离子水冲洗四次，然后将冲洗后的固体放入烘箱中，控制烘箱中的气氛为空气，控制烘箱中的温度为150℃，控制烘烤时间为8h，即得到锰基层状富锂材料；锰基层状富锂材料中镍钴锰总摩尔量与锂的摩尔量比为1：1.35-1.45；
S4：称取锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐，然后将锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐混合均匀，将锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐放入球磨罐中，向球磨罐中加入有机溶剂，控制有机溶剂完全浸湿锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐，在球磨罐开口处加上密封圈，然后将球磨罐开口处用水胶布再次密封；将球磨罐安装在球磨设备上，控制球磨罐的转速为280r/min，控制球磨罐的球磨时间为5～9h，其中每球磨30min，停止球磨5min；待球磨完毕后，打开球磨罐置于通风橱中，待溶剂挥发完全后进行研磨，得到球磨粉体；将球磨粉体移入马弗炉中进行高温烧结，控制马弗炉中的升温速度为3℃/min，待马弗炉中的温度升温到600～900℃之间时恒温保持2～5h，然后控制马弗炉中的升温速度为4℃/min，待马弗炉中的温度升温到1200～1500℃之间时恒温保持1～4h，然后自然冷却降温；然后将烧结后的产物进行研磨，将研磨后的产物用筛孔为200～350目的进行筛分，装袋备用，得到目标产物磷酸钛铝锂；
S5：将S3中制备的磷酸钛铝锂锰基层状富锂材料与S4中制备的磷酸钛铝锂进行混合，控制磷酸钛铝锂质量为磷酸钛铝锂锰基层状富锂材料质量的0～2％，干法包覆均匀，然后放入马弗炉中烧结，烧结温度控制在400～700℃之间，烧结温度为恒温，烧结时间为4～8小时；得到烧结产物，待烧结产物冷却后，筛分，即得一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料。
2.根据权利要求1所述的一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐为硝酸锂、乙酸锂、碳酸锂或氢氧化锂中的一种或者几种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的制备方法，其特征在于，所述镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍，钴盐为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、乙酸钴中的一种或者几种混合物，锰盐为氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、乙酸锰中的一种或者几种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的制备方法，其特征在于，S4中称取锂盐、铝盐、钛盐、磷酸盐的质量比为1.28：1.2：2.8：6。
5.根据权利要求1所述的一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料的制备方法，其特征在于，S4中磷酸钛铝锂的化学式为Li1.2Al0.6Ti1.4(PO4)3。
6.一种包覆磷酸钛铝锂的富锂锰基材料，其特征在于，根据权利要求1至3中任意一项所述的制备方法制成。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108461747A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-28 | 淮安新能源材料技术研究院 | 一种单晶形貌镍钴锰锂离子电池正极材料的制备方法 |
| CN108598394A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-28 | 武汉理工大学 | 碳包覆磷酸钛锰钠微米球及其制备方法和应用 |
| CN109768243A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-17 | 上海力信能源科技有限责任公司 | 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
| CN111937193A (zh) * | 2018-03-20 | 2020-11-13 | 住友金属矿山株式会社 | 非水系电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法 |
| WO2021196732A1 (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 蜂巢能源科技有限公司 | 正极材料及其制备方法、锂离子电池和电动汽车 |
| CN115321509A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-11 | 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) | 一种固态电解质磷酸钛铝锂及其制备方法 |
| CN116682972A (zh) * | 2023-06-16 | 2023-09-01 | 长沙理工大学 | 一种硒和磷酸钛铝锂双重修饰的富锂锰正极材料及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101752562A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-06-23 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种复合掺杂改性锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN102683645A (zh) * | 2011-03-17 | 2012-09-19 | 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层状富锂锰基氧化物的制备方法 |
| JP2014026819A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Gunma Univ | 正極合剤および非水電解液二次電池 |
| CN104183849A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-12-03 | 江苏大学 | 一种快离子导体表面包覆的固溶体正极材料的制备方法 |
| US8906553B1 (en) * | 2010-02-26 | 2014-12-09 | Nei Corporation | High voltage cathode material for Li-ion batteries |
| CN105144438A (zh) * | 2013-05-07 | 2015-12-09 | 同和控股（集团）有限公司 | 正极活性物质粉末及其制造方法 |
| CN105375026A (zh) * | 2014-08-11 | 2016-03-02 | 三星Sdi株式会社 | 正极活性物质、制造其的方法和包括其的可再充电锂电池 |
| WO2016175554A1 (ko) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 양극활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
-
2017
- 2017-10-16 CN CN201710958058.0A patent/CN107768631A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101752562A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-06-23 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种复合掺杂改性锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| US8906553B1 (en) * | 2010-02-26 | 2014-12-09 | Nei Corporation | High voltage cathode material for Li-ion batteries |
| CN102683645A (zh) * | 2011-03-17 | 2012-09-19 | 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层状富锂锰基氧化物的制备方法 |
| JP2014026819A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Gunma Univ | 正極合剤および非水電解液二次電池 |
| CN105144438A (zh) * | 2013-05-07 | 2015-12-09 | 同和控股（集团）有限公司 | 正极活性物质粉末及其制造方法 |
| CN105375026A (zh) * | 2014-08-11 | 2016-03-02 | 三星Sdi株式会社 | 正极活性物质、制造其的方法和包括其的可再充电锂电池 |
| CN104183849A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-12-03 | 江苏大学 | 一种快离子导体表面包覆的固溶体正极材料的制备方法 |
| WO2016175554A1 (ko) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 양극활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108461747A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-28 | 淮安新能源材料技术研究院 | 一种单晶形貌镍钴锰锂离子电池正极材料的制备方法 |
| CN111937193A (zh) * | 2018-03-20 | 2020-11-13 | 住友金属矿山株式会社 | 非水系电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法 |
| EP3771000A4 (en) * | 2018-03-20 | 2021-11-24 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR SECONDARY BATTERIES WITH AN ANALYSTRIC ELECTROLYTE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| CN108598394A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-28 | 武汉理工大学 | 碳包覆磷酸钛锰钠微米球及其制备方法和应用 |
| CN108598394B (zh) * | 2018-03-30 | 2021-01-19 | 武汉理工大学 | 碳包覆磷酸钛锰钠微米球及其制备方法和应用 |
| CN109768243A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-17 | 上海力信能源科技有限责任公司 | 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法 |
| WO2021196732A1 (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 蜂巢能源科技有限公司 | 正极材料及其制备方法、锂离子电池和电动汽车 |
| CN115321509A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-11 | 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) | 一种固态电解质磷酸钛铝锂及其制备方法 |
| CN115321509B (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-24 | 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) | 一种固态电解质磷酸钛铝锂及其制备方法 |
| CN116682972A (zh) * | 2023-06-16 | 2023-09-01 | 长沙理工大学 | 一种硒和磷酸钛铝锂双重修饰的富锂锰正极材料及其制备方法 |
| CN116682972B (zh) * | 2023-06-16 | 2024-07-30 | 长沙理工大学 | 一种硒和磷酸钛铝锂双重修饰的富锂锰正极材料及其制备方法 |
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