CN108483515A - 一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法 - Google Patents

一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108483515A
CN108483515A CN201810196450.0A CN201810196450A CN108483515A CN 108483515 A CN108483515 A CN 108483515A CN 201810196450 A CN201810196450 A CN 201810196450A CN 108483515 A CN108483515 A CN 108483515A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
microwave heating
anode material
based anode
oxide
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
CN201810196450.0A
Other languages
English (en)
Inventor
马岩华
赵春阳
钱飞鹏
李佳军
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.)
Wuxi Spar New Energy Ltd By Share Ltd
Original Assignee
Wuxi Spar New Energy Ltd By Share 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 Wuxi Spar New Energy Ltd By Share Ltd filed Critical Wuxi Spar New Energy Ltd By Share Ltd
Priority to CN201810196450.0A priority Critical patent/CN108483515A/zh
Publication of CN108483515A publication Critical patent/CN108483515A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C01G53/40—Nickelates
    • C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • 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
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其包括以下步骤：S1、将锂、镍的氧化物或碳酸盐，与按比例称取的电解二氧化锰，再添加锆的氧化物，加少量水进行球磨，并在该浆料体系中加入适量分散剂，使之达到较好的分散效果，且较高的固含量；S2、将球磨混合好后的浆料直接装入待烧匣钵中，在微波控制加热炉中加热；反应30～60分钟后，停止微波加热，并迅速降温，使待烧成材料形成固熔体。本发明提供了采用氧化物直接合成富锂锰基正极材料的方法，更环保，更经济；采用微波烧成技术，并且添加了对微波敏感物质，使微波加热效率提高，整体能源消耗大幅下降；材料保证高容量同时，其低温性能有所改善。

Description

一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及的是一种富锂锰基正极材料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池因具有高能量、高容量、体积小、重量轻、对环境友好等优点，自商品化以来，已经在移动电话，笔记本电脑，数码相机等便携式电子产品上得到了广泛应用，并正朝向电动汽车，航空航天及军用通讯设备等领域取代传统能源供给，越来越广泛的需求对锂离子电池的温度特性有了更高的要求。在我国北方，电动汽车在冬季通常会遭遇-10℃以下的低温，许多军用设备也要求电源能在-20℃以下工作。而在低温环境，尤其是-20℃以下，锂离子电池的性能要远低于其常温性能。因此，改善锂离子电池的低温特性成为了推动锂离子电池应用和发展的一个重要方向。
富锂锰基正极材料Li[Li(1-2x)/3NixMn(2-x)/3]O2是Li2MnO3与LiNi0.5Mn0.5O2所形成的固溶体，YoungSH的文章报道Li[Ni0.20Li0.20Mn0.60]O2在2.0-4.8V，20mA/g充放电下，材料的首次放电比容量达到288mAh/g，高压下呈现出很高的放电比容量，目前已经在江特锂电池材料有限公司实现商品化，该材料还具有循环性能好，是一种很有发展前景的锂离子电池正极材料。
但是富锂锰基正极材料Li[Li(1-2x)/3NixMn(2-x)/3]O2存在电导率较低，低温性能较差等缺陷，这制约着其在电动汽车及航空航天等领域的应用，因此迫切需要对其进行低温性能改善，进一步推动其应用领域。并且采用化学共沉淀方法先生产前驱物的方法，虽然制备物纯度高，活性好，但易于造成水污染，成本过高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其包括以下步骤：
S1、将锂、镍的氧化物或碳酸盐，与按比例称取的电解二氧化锰，再添加锆的氧化物，加少量水进行球磨，并在该浆料体系中加入适量分散剂，使之达到较好的分散效果，且较高的固含量；
S2、将球磨混合好后的浆料直接装入待烧匣钵中，在微波控制加热炉中加热；反应30～60分钟后，停止微波加热，并迅速降温，使待烧成材料形成固熔体。
进一步地，步骤S1中锂的氧化物或碳酸盐是氧化锂、氢氧化锂、碳酸锂中的一种或几种；镍的氧化物或碳酸盐是氧化镍、碳酸镍、硝酸镍中的一种或几种；锆的氧化物是氧化锆、氢氧化锆中的一种或两种。
进一步地，步骤S1中，按Li：Ni：Mn：Zr摩尔比为1.5：0.3：0.7：0.01；
进一步地，步骤S1中，加水量为使体系固含量控制在85％-95％之间。
进一步地，步骤S1中，加入的分散剂为柠檬酸铵或丙烯酸，加入量为占整体质量的0.02～0.2％。
进一步地，步骤S1中，球磨时间控制为2～3小时；球体为氧化锆球。
进一步地，步骤S1中，球磨后的浆料其物质堆积密度高于正常固体材料堆积的密度，物质间隙较小，有利于物质反应发生。
进一步地，步骤S2中，微波加热工艺为：首先加热至650度，保温5分钟，然后加热至800-1100度，保温30-60分钟。
进一步地，步骤S2中，所述的迅速降温可采用在大气环境下自然降温或通风降温，控制从反应温度降至600度以下的时间为2小时以内。
本发明所达到的有益效果是：
本发明添加Zr除掺杂改性作用外，主要是对微波加热敏感物质，使微波加热效率大幅提升；本发明采用氧化物直接参与合成，不必采用化学共沉淀方法先生产前驱体，并且采用氧化物微波加热方式进行烧成反应，显著降低了产品制备的时间，大大提高了生产的效率，改善了材料低温性能差等缺陷，使材料适用于动力型电池的制造。本发明提供了采用氧化物直接合成富锂锰基正极材料的方法，更环保，更经济；采用微波烧成技术，并且添加了对微波敏感物质，使微波加热效率提高，整体能源消耗大幅下降；材料保证高容量同时，其低温性能有所改善。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
A、取碳酸锂、氧化镍、二氧化锰及氢氧化锆，按Li：Ni：Mn：Zr摩尔比为1.5：0.3：0.7：0.01称取相应的重量，加入装有氧化锆球的球磨机中；
B、按质量比加入上述物料重量15％重量的去离子水，加入总质量比为1％的柠檬酸铵，开动球磨机进行球磨。球磨3小时。得到混合物浆料；
C、将上述浆料直接加入待烧匣钵中，放置到微波加热炉中进行加热。
D、升温至650度，保温5分钟，然后升温至1050度，保温40分钟；然后自然降温。即得到富锂锰基固熔体。
实施例2：
A、取碳酸锂、碳酸镍、二氧化锰及氢氧化锆，按Li：Ni：Mn：Zr摩尔比为1.5：0.3：0.7：0.01称取相应的重量，加入装有氧化锆球的球磨机中；
B、按质量比加入上述物料重量15％重量的去离子水，加入总质量比为1％的柠檬酸铵，开动球磨机进行球磨。球磨3小时。得到混合物浆料；
C、将上述浆料直接加入待烧匣钵中，放置到微波加热炉中进行加热。
升温至650度，保温10分钟，然后升温至1000度，保温40分钟；然后自然降温。即得到富锂锰基固熔体。
本发明添加Zr除掺杂改性作用外，主要是对微波加热敏感物质，使微波加热效率大幅提升；本发明采用氧化物直接参与合成，不必采用化学共沉淀方法先生产前驱体，并且采用氧化物微波加热方式进行烧成反应，显著降低了产品制备的时间，大大提高了生产的效率，改善了材料低温性能差等缺陷，使材料适用于动力型电池的制造。本发明提供了采用氧化物直接合成富锂锰基正极材料的方法，更环保，更经济；采用微波烧成技术，并且添加了对微波敏感物质，使微波加热效率提高，整体能源消耗大幅下降；材料保证高容量同时，其低温性能有所改善。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将锂、镍的氧化物或碳酸盐，与按比例称取的电解二氧化锰，再添加锆的氧化物，加少量水进行球磨，并在该浆料体系中加入适量分散剂，使之达到较好的分散效果，且较高的固含量；
S2、将球磨混合好后的浆料直接装入待烧匣钵中，在微波控制加热炉中加热；反应30～60分钟后，停止微波加热，并迅速降温，使待烧成材料形成固熔体。
2.根据权利要求1所述的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，步骤S1中锂的氧化物或碳酸盐是氧化锂、氢氧化锂、碳酸锂中的一种或几种；镍的氧化物或碳酸盐是氧化镍、碳酸镍、硝酸镍中的一种或几种；锆的氧化物是氧化锆、氢氧化锆中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，步骤S1中，按Li：Ni：Mn：Zr摩尔比为1.5：0.3：0.7：0.01；
4.根据权利要求1所述的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，步骤S1中，加水量为使体系固含量控制在85％-95％之间。
5.根据权利要求1所述的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，步骤S1中，加入的分散剂为柠檬酸铵或丙烯酸，加入量为占整体质量的0.02～0.2％。
6.根据权利要求1所述的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，步骤S1中，球磨时间控制为2～3小时；球体为氧化锆球。
7.根据权利要求1所述的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，步骤S1中，球磨后的浆料其物质堆积密度高于正常固体材料堆积的密度，物质间隙较小，有利于物质反应发生。
8.根据权利要求1所述的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，步骤S2中，微波加热工艺为：首先加热至650度，保温5分钟，然后加热至800-1100度，保温30-60分钟。
9.根据权利要求1所述的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于，步骤S2中，所述的迅速降温可采用在大气环境下自然降温或通风降温，控制从反应温度降至600度以下的时间为2小时以内。
CN201810196450.0A 2018-03-09 2018-03-09 一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法 Pending CN108483515A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810196450.0A CN108483515A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810196450.0A CN108483515A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108483515A true CN108483515A (zh) 2018-09-04

Family

ID=63338311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810196450.0A Pending CN108483515A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108483515A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109678216A (zh) * 2018-12-12 2019-04-26 无锡晶石新型能源股份有限公司 一种镍锰酸锂材料的制备方法
CN114497527A (zh) * 2021-12-20 2022-05-13 江门市科恒实业股份有限公司 一种富锂锰基正极材料及其制备方法和锂离子电池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105406054A (zh) * 2014-09-11 2016-03-16 无锡晶石新型能源有限公司 一种富锂锰基正极材料的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105406054A (zh) * 2014-09-11 2016-03-16 无锡晶石新型能源有限公司 一种富锂锰基正极材料的制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109678216A (zh) * 2018-12-12 2019-04-26 无锡晶石新型能源股份有限公司 一种镍锰酸锂材料的制备方法
CN114497527A (zh) * 2021-12-20 2022-05-13 江门市科恒实业股份有限公司 一种富锂锰基正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN114497527B (zh) * 2021-12-20 2024-03-29 江门市科恒实业股份有限公司 一种富锂锰基正极材料及其制备方法和锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103794777B (zh) 一种表面包覆的镍锰酸锂正极材料的制备方法
CN108550791B (zh) 一种尖晶石包覆的层状正极材料及其制备方法和应用
CN104810520B (zh) 一种锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN107742703A (zh) 制备锂离子电池用锂镍钴铝复合氧化物正极材料的方法
CN112018377B (zh) 一种固态电池用原位包覆正极材料及其制备方法
CN101609893A (zh) 锂离子二次电池正极材料及其制备方法
CN104319392A (zh) 一种改性尖晶石型锂电正极材料及其制备方法
CN111653762A (zh) 一种锗/氟/氮共掺杂的镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法
CN101677125B (zh) 一种制备锂离子电池层状正极材料的方法
CN112582587A (zh) 一种以单晶为核的核壳结构高镍正极材料及其制备方法
CN108483515A (zh) 一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法
CN101582501B (zh) 一种高容量锂离子电池复合正极材料的制备方法
CN105406054A (zh) 一种富锂锰基正极材料的制备方法
CN102306761A (zh) 一种锂离子电池正极材料的制备方法
CN105185981B (zh) 一种LiNixMn2-xO4正极材料的制备方法
CN103456945A (zh) 一种低成本锂离子电池正极材料的制备方法
CN100530779C (zh) 电动车用锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的制备方法
CN105489883A (zh) 快速获得锂离子电池三元正极材料的制备方法及正极材料
CN102050498A (zh) 掺杂硼元素的镍钴酸锂正极材料
CN111710843A (zh) 一种高压实锂电池正极材料镍钴锰酸锂的制作方法
CN114678497B (zh) 一种掺杂改性钠离子电池正极材料及其制备方法
CN102249341A (zh) 一种锂离子电池用层状锰酸锂正极材料制造方法
CN114744184A (zh) 一种高性能的三元正极材料及其制备方法
CN107146874A (zh) 富锂锰基正极材料的微波烧成方法
CN103050685A (zh) 一种改善正极材料LiCoO2电性能的制备方法

Legal Events

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

Application publication date: 20180904

RJ01 Rejection of invention patent application after publication