CN113328087A - 锂离子电池正极材料及其制备方法 - Google Patents

锂离子电池正极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113328087A
CN113328087A CN202110532070.1A CN202110532070A CN113328087A CN 113328087 A CN113328087 A CN 113328087A CN 202110532070 A CN202110532070 A CN 202110532070A CN 113328087 A CN113328087 A CN 113328087A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
ion battery
positive electrode
electrode material
soluble
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
CN202110532070.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘美景
袁海涛
黄殿华
刘玉
孙天娥
王政强
张郑
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.)
Yibin Libao New Materials Co Ltd
Original Assignee
Yibin Libao New Materials Co 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 Yibin Libao New Materials Co Ltd filed Critical Yibin Libao New Materials Co Ltd
Priority to CN202110532070.1A priority Critical patent/CN113328087A/zh
Publication of CN113328087A publication Critical patent/CN113328087A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • 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

Abstract

本发公开了一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1、称取生产原料可溶性金属盐和Li2CO3，然后将上述原料用蒸馏水混合溶解后，加入过量的柠檬酸，搅拌使溶液至透明澄清，得溶胶；S2、将所述溶胶在100～180℃温度下烘干得干凝胶；S3、将所述干凝胶装钵进行煅烧,煅烧完进行粉碎，即得。其优点是：能够在保证电池性能不降低的情况下明显降低正极材料的烧结温度，从而显著降低生产能耗。

Description

锂离子电池正极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电池生产技术，尤其是一种电池正极材料生产技术。
背景技术
锂离子电池的正极材料的生产是影响锂离子电池性能的重要环节，因为电池的比容量主要依赖于正极材料的性质，所以开发物美价廉的正极材料是锂离子电池生产技术发展的一个核心环节。由于三元正极材料具有容量高、循环寿命长等优点受到了人们的青睐。
目前，锂离子正极材料工业化的生产方法主要为高温固相法合成前驱体，再将前驱体和锂盐按一定比例混合，再装钵进行烧结得到，通常烧结温度需要很高，会造成能量浪费。
发明内容
为降低锂离子电池正极材料的烧结温度，本发明提供了一种锂离子电池正极材料及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是：锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取生产原料可溶性金属盐和Li2CO3，然后将上述原料用蒸馏水混合溶解后，加入过量的柠檬酸，搅拌使溶液至透明澄清，得溶胶；
S2、将所述溶胶在100～180℃温度下烘干得干凝胶；
S3、将所述干凝胶装钵进行煅烧,煅烧完进行粉碎，即得。
作为本发明的进一步改进，所述可溶性金属盐由可溶性镍盐，可溶性钴盐和可溶性锰盐组成。更佳的，所述可溶性镍盐为Ni(NO3)2，可溶性钴盐为Co(NO3)2·6H2O，可溶性锰盐为Mn(NO3)2。
作为本发明的进一步改进，所述Li2CO3的锂离子与所述可溶性金属盐中的金属离子的摩尔比为1～1.1:1。
作为本发明的进一步改进，加入的所述柠檬酸的摩尔量与原料中金属离子的摩尔量之比为1.2～2:1
作为本发明的进一步改进，步骤S1中溶解温度为60～80℃。
作为本发明的进一步改进，所述干凝胶的水分含量≤1％。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中煅烧温度为600～850℃，煅烧时间为6～12h。
本发明还公开了一种锂离子电池正极材料，其即是由本发明的锂离子电池正极材料的制备方法所制得。更佳的，所述锂离子电池正极材料的化学通式为LiNi1-x-yCoxMnyO2，其中0≤x≤1,0≤y≤1。
本发明还公开了一种锂离子电池的生产方法，其生产原料包括本发明的锂离子电池正极材料。
本发明还公开了一种锂离子电池，其即是由本发明的锂离子电池的生产方法所制得。
本发明还公开了一种车辆，其特点是包括本发明的锂离子电池。
本发明的有益效果是：能够在保证电池性能不降低的情况下明显降低正极材料的烧结温度，从而显著降低生产能耗。
附图说明
图1是实施例一的方法制得的正极材料的XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
按照如下方法制备锂离子电池正极材料：
(1)按照金属离子摩尔比Li:Ni:Co:Mn＝1.06:0.5:0.2:0.3的比例称取生产原料Ni(NO3)2，Co(NO3)2·6H2O，Mn(NO3)2和Li2CO3。
(2)将上述原料用蒸馏水混合在80℃下溶解后，加入过量的柠檬酸，加入的所述柠檬酸的摩尔量与原料中金属离子的摩尔量之比为1.5:1，搅拌使溶液至透明澄清，得溶胶；
(3)将所述溶胶在120℃温度下烘干得干凝胶，测得干凝胶含水量为0.8％；
(4)将得到的干凝胶装入匣钵中，放入箱式炉中烧结，先在500℃保温6h，随后加热至830℃煅烧10h，煅烧完进行粉碎，即得三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。
(5)检测产品电性能，结果见表1。
实施例二：
按照如下方法制备锂离子电池正极材料：
(1)按照金属离子摩尔比Li:Ni:Co:Mn＝1.06:0.33:0.33:0.33的比例称取生产原料Ni(NO3)2，Co(NO3)2·6H2O，Mn(NO3)2和Li2CO3。
(2)将上述原料用蒸馏水混合在80℃下溶解后，加入过量的柠檬酸，加入的所述柠檬酸的摩尔量与原料中金属离子的摩尔量之比为1.5:1，搅拌使溶液至透明澄清，得溶胶；
(3)将所述溶胶在120℃温度下烘干得干凝胶，测得干凝胶含水量为0.8％；
(4)将得到的干凝胶装入匣钵中，放入箱式炉中烧结，先在500℃保温6h，随后加热至850℃煅烧10h，煅烧完进行粉碎，即得三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。
(5)检测产品电性能，结果见表1。
对比例一：
该对比例为实施例一的对照实验，按照与实施一相同的条件和步骤实施，其区别仅在于：
(1)原料的混合方式不同，具体为使用Li2CO3,Ni(NO3)2，Co(NO3)2·6H2O，Mn(NO3)2按Li:Ni:Co:Mn＝1.06:0.5:0.2:0.3的比例混合，通过使用共沉淀的方法生成三元前驱体，再将制得的三元前驱体与碳酸锂按1.06的锂配比进行混合，随后放入箱式炉中烧结，先在800℃保温2h，随后加热至940℃煅烧12h，煅烧完进行粉碎，即得三元正极材料LiNi1/3Co1/ 3Mn1/3O2。
检测产品LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的电性能，结果见表1。
对比例二：
该对比例为实施例一的对照实验，按照与实施一相同的条件和步骤实施，其区别仅在于：
(1)原料的混合方式不同，具体为使用Ni(NO3)2，Co(NO3)2·6H2O，Mn(NO3)2按照金属离子摩尔比Ni:Co:Mn＝0.5:0.2:0.3的比例称取生产原料Ni(NO3)2，Co(NO3)2·6H2O，Mn(NO3)2。再按照实施一相同方式得到干凝胶。
(2)将碳酸锂与干凝胶按照金属比例1.06：1的方式通过高速混合机混合，再将混合好的料，放入箱式炉中烧结，先在800℃保温2h，随后加热至880℃煅烧10h，煅烧完进行粉碎，即得三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。
检测产品LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的电性能，结果见表1。
表1正极材料产品电性能检测结果表
扣电4.3V下1C 50次循环容量保留率
实施例一 158mAh/g 98.2％
实施例二 152mAh/g 98.8％
对比例一 155mAh/g 97.4％
对比例二 154mAh/g 94.0％
由实施例一、实施例二的正极材料产品电性能检测结果可以看出，采用本发明的方法制得的锂离子电池正极材料具有优秀的电化学性能。
由实施例一、对比例一、对比例二的正极材料产品电性能检测结果比较可以看出，本发明通过改变原料混合方式，实现了在煅烧温度低于对比例一110℃的情况下仍能保持正极材料电化学性能不降低，从而显著减少了煅烧能耗，具有显著进步。

Claims (13)

1.锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取生产原料可溶性金属盐和Li2CO3，然后将上述原料用蒸馏水混合溶解后，加入过量的柠檬酸，搅拌使溶液至透明澄清，得溶胶；
S2、将所述溶胶在100～180℃温度下烘干得干凝胶；
S3、将所述干凝胶装钵进行煅烧，煅烧完进行粉碎，即得。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述可溶性金属盐由可溶性镍盐，可溶性钴盐和可溶性锰盐组成。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述可溶性镍盐为Ni(NO3)2，可溶性钴盐为Co(NO3)2·6H2O，可溶性锰盐为Mn(NO3)2。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述Li2CO3的锂离子与所述可溶性金属盐中的金属离子的摩尔比为1～1.1:1。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：加入的所述柠檬酸的摩尔量与原料中金属离子的摩尔量之比为1.2～2:1。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中溶解温度为60～80℃。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述干凝胶的水分含量≤1％。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中煅烧温度为600～850℃，煅烧时间为6～12h。
9.由权利要求1～8中任一权利要求所述的锂离子电池正极材料的制备方法制得的锂离子电池正极材料。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池正极材料，其特征在于：所述锂离子电池正极材料的化学通式为LiNi1-x-yCoxMnyO2，其中0≤x≤1,0≤y≤1。
11.锂离子电池的生产方法，其特征在于：生产原料包括权利要求10所述的锂离子电池正极材料。
12.由权利要求11所述的锂离子电池的生产方法制得的锂离子电池。
13.一种车辆，其特征在于：包括权利要求12所述的锂离子电池。
CN202110532070.1A 2021-05-17 2021-05-17 锂离子电池正极材料及其制备方法 Pending CN113328087A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110532070.1A CN113328087A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 锂离子电池正极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110532070.1A CN113328087A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 锂离子电池正极材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113328087A true CN113328087A (zh) 2021-08-31

Family

ID=77415591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110532070.1A Pending CN113328087A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 锂离子电池正极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113328087A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115432753A (zh) * 2022-11-07 2022-12-06 宜宾锂宝新材料有限公司 一种正极材料及其制备方法与电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1821080A (zh) * 2006-03-13 2006-08-23 吉林大学 一种锂离子二次电池正极材料及其制备方法
CN101944602A (zh) * 2010-09-27 2011-01-12 彩虹集团公司 一种纳米三元复合锂离子电池正极材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1821080A (zh) * 2006-03-13 2006-08-23 吉林大学 一种锂离子二次电池正极材料及其制备方法
CN101944602A (zh) * 2010-09-27 2011-01-12 彩虹集团公司 一种纳米三元复合锂离子电池正极材料的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115432753A (zh) * 2022-11-07 2022-12-06 宜宾锂宝新材料有限公司 一种正极材料及其制备方法与电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10329162B2 (en) Methods for preparing nickel-cobalt-aluminum precursor material and cathode material with gradient distribution of aluminum element
CN106159254B (zh) 纳米片状三元或富锂锰基固溶体正极材料前驱体制备方法
CN106532029A (zh) 一种锂离子电池高电压三元正极材料及其制备方法
CN108878852A (zh) 一种锂离子电池锰酸锂正极材料及其制备方法
CN101284684A (zh) 一种锂电池正极材料镍钴锰酸锂前驱体的制备方法
CN104362332B (zh) 一种锂离子电池用富锂正极材料的制备方法
CN102745662B (zh) 一种非晶态磷酸铁的制备方法
CN108899524A (zh) 一种锂离子电池锰酸锂正极材料及其制备方法
JP4760805B2 (ja) リチウムニッケルコバルト複合酸化物その製法及び二次電池用正極活物質
CN107732232A (zh) 一种水热合成镍钴锰酸锂正极材料的制备方法
CN103035905A (zh) 一种锂离子电池多元正极材料球形前驱体的制备方法
CN103855372B (zh) 一种高锰复合正极材料及其制备方法
CN112289994A (zh) 一种包覆型高镍三元材料及其制备方法和应用
CN108866626A (zh) 适用于高电压的三元单晶锂离子电池正极材料及制备方法
CN106684350B (zh) 一种高电压正极材料镍锰酸锂的制备方法
CN111952562A (zh) 一种LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的制备方法
CN113328087A (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法
CN113830841A (zh) 一种正极固溶体材料及其制备方法和应用
CN104733706B (zh) 一种高振实密度复合正极材料的制备方法
CN104319388A (zh) 一种球形三元正极材料的制备方法
CN103151514A (zh) 一种锂电池正极的锰基材料的制备方法
JP5099328B2 (ja) リチウムニッケルコバルト複合酸化物その製法及び二次電池用正極活物質
CN113800574B (zh) 一种镍锰铁铝锂正极材料及其制备方法
CN109616665A (zh) 一种降低镍钴锰酸锂三元正极材料残留碱的制备方法及其产物和应用
CN109346719A (zh) 一种助剂添加法制备改性镍钴锰酸锂正极材料的方法

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: 20210831

RJ01 Rejection of invention patent application after publication