CN109860543A - 一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池正极材料的技术领域，提供了一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法。该方法先配制化学计量比呈梯度变化的混合溶液a、b、c，然后逐次采用超声波喷雾器将混合溶液离子化并喷入反应装置中，通过层层包覆及热解形成梯度结构的三层前驱体，再经预烧、球磨、烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料。与传统方法相比，本发明可有效控制各梯度的化学组成，降低电池容量的衰减，提高电化学性能和循环稳定性，并且无需使用碱液，制备时间较短，环保性和经济性较好。
Description
技术领域
本发明属于锂电池正极材料的技术领域，提供了一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法。
背景技术
当前，锂电池作为最常见的化学电源，已被广泛应用于移动电子装备和储能装置中。正极材料是决定锂电池性能的关键材料，高能量密度、长循环寿命和高安全性的正极材料成为研发热点。目前已经市场化的锂电池正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝酸锂（LiNimConAl1-m-nO2）、镍钴锰酸锂（LiNimConMn1-m-nO2）等。其中，作为三元复合材料的LiNimConAl1-m-nO2和LiNimConMn1-m-nO2，具有典型的六方晶系a-NaFeO2层状结构（空间群R-3m），在一定程度上弥补了单一材料的不足，成为比容量高、成本较低、安全性较好的正极材料。
LiNimConAl1-m-nO2三元复合材料中，镍离子具备还原活性，提高电化学容量，镍离子的存在保证了材料较高的能量密度；钴的共价键约束作用较强，并且其晶体场稳定能较高，因此钴离子的加入可以起到稳定结构的作用，并改善材料的电化学循环性能；铝离子不具备电化学活性，虽然可能造成能量密度的损失，但较强的Al-O键可有效提高晶体结构的稳定性，改善材料的循环性能和安全性能。因此，LiNimConAl1-m-nO2材料兼具了LiNiO2的高容量特性、LiCoO2的高结构稳定性、LiAlO2的高热稳定性的优点，成为非常有发展前景的正极材料之一。但是，LiNimConAl1-m-nO2材料在充放电过程中易形成高价Ni4+，与电解液发生副反应生成不可逆的NiO，造成晶体结构的变化以及电池容量的衰减。
为解决上述问题，核壳结构的正极材料，以及由此衍生出来的梯度结构的正极材料，逐渐进入人们的视野。目前，LiNimConAl1-m-nO2梯度结构材料的制备通常是采用共沉淀法，该法具有各梯度的化学组成不易控制、需大量使用碱液等缺陷。
本发明采用喷雾热解的方法制备三层结构的铬掺杂的镍钴铝酸锂梯度正极材料，在克服材料循环容量衰减的同时，克服了共沉淀法的缺陷。
发明内容
本发明提出了一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，可有效控制各梯度的化学组成，降低电池容量的衰减，提高电化学性能和循环稳定性，并且无需使用碱液，制备时间较短，环保性和经济性较好。
本发明涉及的具体技术方案如下：
一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，所述制备方法的具体步骤如下：
（1）分别按照化学计量比将乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬加入去离子水中，搅拌加热至完全溶解，配成混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c；
（2）利用超声波喷雾器将混合溶液a离子化，然后喷入反应装置中，在逐步加热的过程中，雾化液滴的水分蒸发形成实心沉淀，进一步在440~470℃下热解生成前驱体A；
（3）抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体A在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液b离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体A的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在450~480℃下热解，得到双层前驱体B；
（4）再次抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体B在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液c离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体B的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在460~490℃下热解，得到三层前驱体C；
（5）将三层前驱体C置于管式炉中进行预烧，然后在行星式球磨机中进行干法球磨，再置于管式炉中进行烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料LiNimConAlpCr1-m-n-pO2。
优选的，步骤（1）所述加热温度为65~80℃。
优选的，步骤（1）所述混合溶液a中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.8：0.1：x1：（0.1-x1），其中x1=0.08~0.09；优选的，所述混合溶液a中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的4~6倍。
优选的，步骤（1）所述混合溶液b中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.45：0.45：x2：（0.1-x2），其中，x2=x1-0.01；优选的，所述混合溶液b中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的4~6倍。
优选的，步骤（1）所述混合溶液c中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.1：0.8：x3：（0.1-x3），其中x3=x2-0.01；优选的，所述混合溶液c中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的4~6倍。
优选的，步骤（1）所述混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c的重量比为4：3：2。
优选的，步骤（5）所述预烧的温度为400~450℃，时间为3~4h。
优选的，步骤（5）所述干法球磨的自转速度为100~200r/min，公转速度为80~150r/min。
优选的，步骤（5）所述烧结的温度为780~820℃，时间为6~10h。
本发明的有益效果如下：
1.本发明的制备方法，通过喷雾热解，利用液滴的分层包覆，形成三层结构的镍钴铝酸锂材料。通过对混合溶液a、b、c的离子组成的控制，实现对各梯度化学组成的控制。各种金属盐在溶液中能形成分子级别的均匀混合，使每层的组成分布均匀，所得粉末的形貌和粒径均匀。
2.本发明制得的镍钴铝酸锂材料，从内层到外层，镍离子的含量逐渐减少，钴离子的含量逐渐增加，可减少充电过程产生的Ni4+与电解液发生副反应，降低电池容量的衰减，改善循环性能。
3.本发明的制备方法，采用铬离子对铝离子进行部分掺杂取代，可使锂离子的脱出更加完全，从而进一步提高材料的比容量。尤其是在最外层，由于具备电化学活性的镍离子含量很低，铬离子的掺杂对于电化学性能具有良好的改善作用。
4.本发明的制备方法，以去离子水为溶剂，无需使用碱液，制备时间较短，环保性和经济性较好。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）分别按照化学计量比将乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬加入去离子水中，搅拌加热至完全溶解，配成混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c；加热温度为69℃；混合溶液a中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.8：0.1：0.08：0.02；混合溶液a中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液b中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.45：0.45：0.07：0.03；混合溶液b中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液c中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.1：0.8：0.06：0.04；混合溶液c中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c的重量比为4：3：2；
（2）利用超声波喷雾器将混合溶液a离子化，然后喷入反应装置中，在逐步加热的过程中，雾化液滴的水分蒸发形成实心沉淀，进一步在450℃下热解生成前驱体A；
（3）抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体A在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液b离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体A的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在460℃下热解，得到双层前驱体B；
（4）再次抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体B在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液c离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体B的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在470℃下热解，得到三层前驱体C；
（5）将三层前驱体C置于管式炉中进行预烧，然后在行星式球磨机中进行干法球磨，再置于管式炉中进行烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料LiNimConAlpCr1-m-n-pO2；预烧的温度为430℃，时间为3.5h；干法球磨的自转速度为160r/min，公转速度为110r/min；烧结的温度为790℃，时间为9h。
实施例2
（1）分别按照化学计量比将乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬加入去离子水中，搅拌加热至完全溶解，配成混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c；加热温度为70℃；混合溶液a中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.8：0.1：0.08：0.02；混合溶液a中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液b中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.45：0.45：0.07：0.03；混合溶液b中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液c中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.1：0.8：0.06：0.04；混合溶液c中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c的重量比为4：3：2；
（2）利用超声波喷雾器将混合溶液a离子化，然后喷入反应装置中，在逐步加热的过程中，雾化液滴的水分蒸发形成实心沉淀，进一步在445℃下热解生成前驱体A；
（3）抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体A在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液b离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体A的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在455℃下热解，得到双层前驱体B；
（4）再次抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体B在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液c离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体B的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在465℃下热解，得到三层前驱体C；
（5）将三层前驱体C置于管式炉中进行预烧，然后在行星式球磨机中进行干法球磨，再置于管式炉中进行烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料LiNimConAlpCr1-m-n-pO2；预烧的温度为410℃，时间为4h；干法球磨的自转速度为120r/min，公转速度为100r/min；烧结的温度为790℃，时间为8h。
实施例3
（1）分别按照化学计量比将乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬加入去离子水中，搅拌加热至完全溶解，配成混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c；加热温度为75℃；混合溶液a中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.8：0.1：0.09：0.01；混合溶液a中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液b中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.45：0.45：0.08：0.02；混合溶液b中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液c中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.1：0.8：0.07：0.03；混合溶液c中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c的重量比为4：3：2；
（2）利用超声波喷雾器将混合溶液a离子化，然后喷入反应装置中，在逐步加热的过程中，雾化液滴的水分蒸发形成实心沉淀，进一步在460℃下热解生成前驱体A；
（3）抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体A在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液b离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体A的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在470℃下热解，得到双层前驱体B；
（4）再次抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体B在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液c离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体B的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在480℃下热解，得到三层前驱体C；
（5）将三层前驱体C置于管式炉中进行预烧，然后在行星式球磨机中进行干法球磨，再置于管式炉中进行烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料LiNimConAlpCr1-m-n-pO2；预烧的温度为440℃，时间为3h；干法球磨的自转速度为180r/min，公转速度为120r/min；烧结的温度为810℃，时间为7h。
实施例4
（1）分别按照化学计量比将乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬加入去离子水中，搅拌加热至完全溶解，配成混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c；加热温度为65℃；混合溶液a中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.8：0.1：0.08：0.02；混合溶液a中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液b中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.45：0.45：0.07：0.03；混合溶液b中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液c中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.1：0.8：0.06：0.04；混合溶液c中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c的重量比为4：3：2；
（2）利用超声波喷雾器将混合溶液a离子化，然后喷入反应装置中，在逐步加热的过程中，雾化液滴的水分蒸发形成实心沉淀，进一步在440℃下热解生成前驱体A；
（3）抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体A在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液b离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体A的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在450℃下热解，得到双层前驱体B；
（4）再次抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体B在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液c离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体B的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在460℃下热解，得到三层前驱体C；
（5）将三层前驱体C置于管式炉中进行预烧，然后在行星式球磨机中进行干法球磨，再置于管式炉中进行烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料LiNimConAlpCr1-m-n-pO2；预烧的温度为400℃，时间为4h；干法球磨的自转速度为100r/min，公转速度为80r/min；烧结的温度为780℃，时间为10h。
实施例5
（1）分别按照化学计量比将乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬加入去离子水中，搅拌加热至完全溶解，配成混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c；加热温度为80℃；混合溶液a中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.8：0.1：0.09：0.01；混合溶液a中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液b中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.45：0.45：0.08：0.02；混合溶液b中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液c中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.1：0.8：0.07：0.03；混合溶液c中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c的重量比为4：3：2；
（2）利用超声波喷雾器将混合溶液a离子化，然后喷入反应装置中，在逐步加热的过程中，雾化液滴的水分蒸发形成实心沉淀，进一步在470℃下热解生成前驱体A；
（3）抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体A在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液b离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体A的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在480℃下热解，得到双层前驱体B；
（4）再次抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体B在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液c离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体B的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在490℃下热解，得到三层前驱体C；
（5）将三层前驱体C置于管式炉中进行预烧，然后在行星式球磨机中进行干法球磨，再置于管式炉中进行烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料LiNimConAlpCr1-m-n-pO2；预烧的温度为450℃，时间为3h；干法球磨的自转速度为200r/min，公转速度为150r/min；烧结的温度为820℃，时间为6h。
实施例6
（1）分别按照化学计量比将乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬加入去离子水中，搅拌加热至完全溶解，配成混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c；加热温度为75℃；混合溶液a中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.8：0.1：0.09：0.01；混合溶液a中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液b中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.45：0.45：0.08：0.02；混合溶液b中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液c中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.1：0.8：0.07：0.03；混合溶液c中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的5倍；混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c的重量比为4：3：2；
（2）利用超声波喷雾器将混合溶液a离子化，然后喷入反应装置中，在逐步加热的过程中，雾化液滴的水分蒸发形成实心沉淀，进一步在455℃下热解生成前驱体A；
（3）抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体A在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液b离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体A的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在465℃下热解，得到双层前驱体B；
（4）再次抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体B在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液c离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体B的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在475℃下热解，得到三层前驱体C；
（5）将三层前驱体C置于管式炉中进行预烧，然后在行星式球磨机中进行干法球磨，再置于管式炉中进行烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料LiNimConAlpCr1-m-n-pO2；预烧的温度为425℃，时间为3.5h；干法球磨的自转速度为150r/min，公转速度为120r/min；烧结的温度为800℃，时间为8h。
对比例1
制备过程中，未掺杂铬离子，其他制备条件与实施例6一致。
对比例2
沉淀法制备镍钴铝酸锂梯度正极材料。
性能测试：
将本发明制得的正极材料制成正极片，以Celgard2400聚丙烯微孔膜为隔膜，1mol/L的LiPF6的混合有机溶剂（EC:DMC=1:1，体积比）为电解液，以金属锂片为对极片，在充满氩气的手套箱内组装成型号为CR2025的纽扣电池，进行以下测试：
放电比容量：采用电池性能测试系统进行充放电循环测试，充放电电压范围为2.5~4.5V，测试电池在1C倍率下的首次放电比容量，然后测试循环100周后的放电比容量，并计算容量保持率。
所得数据如表1所示。
表1：
Claims (9)
1.一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤如下：
（1）分别按照化学计量比将乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬加入去离子水中，搅拌加热至完全溶解，配成混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c；
（2）利用超声波喷雾器将混合溶液a离子化，然后喷入反应装置中，在逐步加热的过程中，雾化液滴的水分蒸发形成实心沉淀，进一步在440~470℃下热解生成前驱体A；
（3）抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体A在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液b离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体A的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在450~480℃下热解，得到双层前驱体B；
（4）再次抽真空将反应装置中的尾气全部排除，然后通入氮气使前驱体B在反应装置中分散悬浮，再利用超声波喷雾器将混合溶液c离子化并喷入反应装置中，形成包覆前驱体B的雾化液滴，液滴的水分蒸发形成沉淀包覆层，进一步在460~490℃下热解，得到三层前驱体C；
（5）将三层前驱体C置于管式炉中进行预烧，然后在行星式球磨机中进行干法球磨，再置于管式炉中进行烧结，制得铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料LiNimConAlpCr1-m-n-pO2。
2.根据权利要求1所述一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于：步骤（1）所述加热温度为65~80℃。
3.根据权利要求1所述一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于：步骤（1）所述混合溶液a中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.8：0.1：x1：（0.1-x1），其中x1=0.08~0.09；所述混合溶液a中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的4~6倍。
4.根据权利要求1所述一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于：步骤（1）所述混合溶液b中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.45：0.45：x2：（0.1-x2），其中，x2=x1-0.01；所述混合溶液b中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的4~6倍。
5.根据权利要求1所述一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于：步骤（1）所述混合溶液c中，乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的化学计量比满足Li：Ni：Co：Al：Cr=1.05：0.1：0.8：x3：（0.1-x3），其中x3=x2-0.01；所述混合溶液c中，去离子水的加入量为乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴、一乙酸铝、乙酸铬的总重量的4~6倍。
6.根据权利要求1所述一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于：步骤（1）所述混合溶液a、混合溶液b、混合溶液c的重量比为4：3：2。
7.根据权利要求1所述一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于：步骤（5）所述预烧的温度为400~450℃，时间为3~4h。
8.根据权利要求1所述一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于：步骤（5）所述干法球磨的自转速度为100~200r/min，公转速度为80~150r/min。
9.根据权利要求1所述一种制备锂电池用铬掺杂镍钴铝酸锂梯度正极材料的方法，其特征在于：步骤（5）所述烧结的温度为780~820℃，时间为6~10h。
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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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Cao Dongqiang Inventor after: Gong Lifeng Inventor after: Wang Hongzhong Inventor after: Fang Ming Inventor after: Huang Feizhong Inventor after: Yu Licheng Inventor after: Luo Ruiping Inventor after: Gong Jie Inventor after: Zhang Yuying Inventor before: Zhang Yuying |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20201218 Address after: 312000 No.19, Weixi Road, Shangyu economic and Technological Development Zone, Hangzhou Bay, Shaoxing City, Zhejiang Province Applicant after: GREATPOWER JINCHUAN ADVANCED BATTERY MATERIALS Corp. Address before: No.816, Longcheng Avenue, Longquanyi District, Chengdu, Sichuan 610100 Applicant before: Zhang Yuying |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Cao Dongqiang Inventor after: Gong Lifeng Inventor after: Wang Hongzhong Inventor after: Fang Ming Inventor after: Huang Feizhong Inventor after: Yu Licheng Inventor after: Luo Ruiping Inventor after: Gong Jie Inventor after: Zhang Yuying Inventor before: Cao Dongqiang Inventor before: Gong Lifeng Inventor before: Wang Hongzhong Inventor before: Fang Ming Inventor before: Huang Feizhong Inventor before: Yu Licheng Inventor before: Luo Ruiping Inventor before: Gong Jie Inventor before: Zhang Yuying |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 312000 No.19, Weixi Road, Shangyu economic and Technological Development Zone, Hangzhou Bay, Shaoxing City, Zhejiang Province Patentee after: Zhejiang Gepai cobalt industry new material Co.,Ltd. Address before: 312000 No.19, Weixi Road, Shangyu economic and Technological Development Zone, Hangzhou Bay, Shaoxing City, Zhejiang Province Patentee before: GREATPOWER JINCHUAN ADVANCED BATTERY MATERIALS Corp. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |