CN107946589A - 一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池加工制造技术领域，公开了一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，能够降低锂离子在固体材料中的扩散时间，提高动力学性能，也会进一步提高嵌锂材料的活性，能够提高材料的结构稳定性，另外较大的比表面积能够拥有更多的活性位点，降低实际的电流密度，减少电极在电化学过程中的极化现象，有利于循环性能和倍率性能的提高，电化学循环50次之后，放电容量依然能达到980‑1000mAh/g。

Description

一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料
技术领域
本发明属于锂电池加工制造技术领域，具体涉及一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料。
背景技术
锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池，与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。锂电池的发明者是爱迪生。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪末微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。但是由于锂电池的很多优点，锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。
锂离子电池电极材料包括：正极材料，负极材料，电解液。其中，正极与负极材料的比重约为3:1到4:1之间，正极材料占的比重较大，因此，重视高性能锂离子电池关键材料的研究和开发对提高电池性能、降低成本具有十分重要的意义。寻找开发新型电解质和高性能锂离子电池电极材料一直是人们的研究热点和重点关注领域。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，具有稳定的结构，在充放电过程中不会发生结构的改变。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按照摩尔比为1.0-1.2：1.3-1.5：1.8-2.0的比例配成总浓度为1.1-1.4 mo1/L的水溶液，并加入体积分数为30-40%的乙醇，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为5-6摩尔/升的盐酸，调节体系的PH值在4.0-4.5范围，持续搅拌12-15分钟；
（2）向上述体系中加入质量分数为2.3%-2.5%的C60，超声震荡至形成均一的状态，将浓度为1.1-1.4 mo1/L的硫酸锌溶液加入到超声体系中，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为8-10摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系的PH值在10.0-10.5范围，在50-60℃水浴加热下持续搅拌20-30分钟；
（3）反应结束后将上述体系转入反应釜中在180-200℃下反应14-16小时，反应完后，自然冷却到室温，得到黑色的沉淀物，将产物分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次，在60-70℃下条件下干燥6-8小时，然后与LiOH· H20按1:1.06-1.08的重量比混合研磨，在850-880℃高温下锻烧12-15小时，冷却后即得所述正极材料；
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述搅拌速度为300-320转/分钟。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）中所述C60粒径大小在120-200纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中研磨至粒径大小低于400目。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有锂电池电极极化现象严重的问题，本发明提供了一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，能够降低锂离子在固体材料中的扩散时间，提高动力学性能，也会进一步提高嵌锂材料的活性，能够提高材料的结构稳定性，另外较大的比表面积能够拥有更多的活性位点，降低实际的电流密度，减少电极在电化学过程中的极化现象，有利于循环性能和倍率性能的提高，电化学循环50次之后，放电容量依然能达到980-1000mAh/g。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按照摩尔比为1.0：1.3：1.8的比例配成总浓度为1.1mo1/L的水溶液，并加入体积分数为30%的乙醇，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为5摩尔/升的盐酸，调节体系的PH值在4.0-4.5范围，持续搅拌12分钟；
（2）向上述体系中加入质量分数为2.3%%的C60，超声震荡至形成均一的状态，将浓度为1.1 mo1/L的硫酸锌溶液加入到超声体系中，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为8摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系的PH值在10.0-10.5范围，在50℃水浴加热下持续搅拌20分钟；
（3）反应结束后将上述体系转入反应釜中在180℃下反应14小时，反应完后，自然冷却到室温，得到黑色的沉淀物，将产物分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次，在60℃下条件下干燥6小时，然后与LiOH· H20按1:1.06的重量比混合研磨，在850℃高温下锻烧12小时，冷却后即得所述正极材料；
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述搅拌速度为300转/分钟。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）中所述C60粒径大小在120-200纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中研磨至粒径大小低于400目。
实施例2
一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按照摩尔比为1.1：1.4：1.9的比例配成总浓度为1.2mo1/L的水溶液，并加入体积分数为35%的乙醇，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为5.5摩尔/升的盐酸，调节体系的PH值在4.0-4.5范围，持续搅拌13分钟；
（2）向上述体系中加入质量分数为2.4%的C60，超声震荡至形成均一的状态，将浓度为1.2 mo1/L的硫酸锌溶液加入到超声体系中，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为9摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系的PH值在10.0-10.5范围，在55℃水浴加热下持续搅拌25分钟；
（3）反应结束后将上述体系转入反应釜中在190℃下反应15小时，反应完后，自然冷却到室温，得到黑色的沉淀物，将产物分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次，在65℃下条件下干燥7小时，然后与LiOH· H20按1:1.07的重量比混合研磨，在860℃高温下锻烧13小时，冷却后即得所述正极材料；
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述搅拌速度为310转/分钟。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）中所述C60粒径大小在120-200纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中研磨至粒径大小低于400目。
实施例3
一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按照摩尔比为1.2：1.5：2.0的比例配成总浓度为1.4mo1/L的水溶液，并加入体积分数为40%的乙醇，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为6摩尔/升的盐酸，调节体系的PH值在4.0-4.5范围，持续搅拌15分钟；
（2）向上述体系中加入质量分数为2.5%的C60，超声震荡至形成均一的状态，将浓度为1.4 mo1/L的硫酸锌溶液加入到超声体系中，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为10摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系的PH值在10.0-10.5范围，在60℃水浴加热下持续搅拌30分钟；
（3）反应结束后将上述体系转入反应釜中在200℃下反应16小时，反应完后，自然冷却到室温，得到黑色的沉淀物，将产物分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次，在70℃下条件下干燥8小时，然后与LiOH· H20按1:1.08的重量比混合研磨，在880℃高温下锻烧15小时，冷却后即得所述正极材料；
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述搅拌速度为320转/分钟。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）中所述C60粒径大小在120-200纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中研磨至粒径大小低于400目。

Claims (4)

1.一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
（1）将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按照摩尔比为1.0-1.2：1.3-1.5：1.8-2.0的比例配成总浓度为1.1-1.4 mo1/L的水溶液，并加入体积分数为30-40%的乙醇，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为5-6摩尔/升的盐酸，调节体系的PH值在4.0-4.5范围，持续搅拌12-15分钟；
（2）向上述体系中加入质量分数为2.3%-2.5%的C60，超声震荡至形成均一的状态，将浓度为1.1-1.4 mo1/L的硫酸锌溶液加入到超声体系中，在磁力搅拌器下搅拌，滴加浓度为8-10摩尔/升的氢氧化钠溶液，调节体系的PH值在10.0-10.5范围，在50-60℃水浴加热下持续搅拌20-30分钟；
（3）反应结束后将上述体系转入反应釜中在180-200℃下反应14-16小时，反应完后，自然冷却到室温，得到黑色的沉淀物，将产物分别用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次，在60-70℃下条件下干燥6-8小时，然后与LiOH· H20按1:1.06-1.08的重量比混合研磨，在850-880℃高温下锻烧12-15小时，冷却后即得所述正极材料。
2.如权利要求1所述一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，其特征在于，步骤（1）中所述搅拌速度为300-320转/分钟。
3.如权利要求1所述一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，其特征在于，步骤（2）中所述C60粒径大小在120-200纳米之间。
4.如权利要求1所述一种能够降低锂电池电极极化现象的正极材料，其特征在于，步骤（3）中研磨至粒径大小低于400目。
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