CN114455645B - 一种镍锰铝酸锂正极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍锰铝酸锂正极材料及其制备方法。本发明所述方法包括如下步骤：(1)将镍盐、锰盐、铝盐溶解于水中形成混合盐溶液；(2)将沉淀剂溶解于水中形成沉淀剂溶液，将沉淀剂溶液加入混合盐溶液中混合均匀，过滤得到沉淀物；(3)将沉淀物和有机溶剂置于高压反应器中，调节反应釜温度至超临界状态进行反应，得到反应物，洗涤，干燥得到前驱体；(4)将前驱体煅烧得到镍锰铝酸锂正极材料；所述混合盐溶液的浓度为1‑5mol/L。本发明采用将原材料常温反应沉淀后再依次进行高压超临界方法和煅烧，同时通过调控制备参数制备的镍锰铝酸锂正极材料具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电池材料制备技术领域，具体涉及一种镍锰铝酸锂正极材料及其制备方法。
背景技术
高镍系正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2，简称NCA，具有非常高的能量密度和功率密度，其实际比容量可达180～200m Ah/g，具备较好的循环性能和倍率性能，同时原材料来源丰富，是一种极具应用前景的动力电池正极材料。工业上生产NCA主要采用的生产工艺是固相法和共沉淀法。固相法工艺简单，生产条件易控制，但是产物颗粒不均，同时还存在各种杂质，材料的电化学性能较差。共沉淀法工艺的优点在于得到的颗粒粒径小且均匀，但是由于铝元素与镍钴元素的沉淀pH值相差较大，同时Al(OH)3是两性氢氧化物，在较高pH环境中会分解为AlO2-，从而产生产物元素分布不均，晶粒难以长大的问题。因此开发择一种工艺简单、产品性能优异、绿色环保以及成本低的生产工艺路线是制备并普及富镍正极三元材料生产的重要条件。
同时，NCA材料中含有一定量的稀有金属钴。与镍、锰等过渡金属相比，钴的价格非常昂贵，这也制约了NCA材料生产成本的降低。钴在地球上的储量较少，大部分钴矿位于刚果，因此钴资源的稀少限制了NCA在市场上的进一步发展，开发钴含量较少甚至无钴的富镍正极三元材料具有绝对的重要意义。因此，探索一种工艺简单、产品性能优异、绿色环保以及成本低的少钴或者无钴富镍正极三元材料的生产工艺路线十分有必要。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种镍锰铝酸锂正极材料及其制备方法。本发明采用将原材料常温反应沉淀后再进行高压超临界方法，同时通过调控制备参数制备的镍锰铝酸锂正极材料具有优异的电化学性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将镍盐、锰盐、铝盐溶解于水中形成混合盐溶液；
(2)将沉淀剂溶解于水中形成沉淀剂溶液，将沉淀剂溶液加入混合盐溶液中混合均匀，过滤得到沉淀物；
(3)将沉淀物和有机溶剂置于高压反应器中，调节反应釜温度至超临界状态进行反应，得到反应物，洗涤，干燥得到前驱体；
(4)将前驱体煅烧得到镍锰铝酸锂正极材料；
所述步骤(1)中，混合盐溶液的浓度为1-5mol/L。
本发明将镍锰铝酸锂原材料混合先在常温下进行反应沉淀得到沉淀物后，再将沉淀物与有机溶剂混合进行高压超临界方法，相比于将镍锰铝酸锂原材料与有机溶剂直接进行高压超临界方法，所得到的镍锰铝酸锂正极材料颗粒细、球体规则、表面均匀且具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性。另外，本发明通过调控混合盐溶液的浓度，调控镍锰铝酸锂正极材料的粒径和电化学性能；混合盐溶液浓度影响镍锰铝酸锂材料的前驱体颗粒形貌规则程度，当混合盐溶液浓度过高，前驱体颗粒粒径逐步增大，形貌不规整；随着金属盐浓度的降低，前躯体的粒径大小逐渐变小，微观形貌越来越规整，得到的镍锰铝酸锂材料电化学性能也提升。
更优选地，所述步骤(1)中，所述混合盐溶液的浓度为2.5mol/L。
本发明人通过大量的试验验证，当混合盐溶液的浓度为2.5mol/L时，得到的镍锰铝酸锂材料的电化学性能最佳。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤(1)中，镍盐中镍离子、锰盐中锰离子、铝盐中铝离子的摩尔质量比为0.9-x：0.05+x：0.05；所述x＝0-0.15。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤(1)中，镍盐为硝酸镍、硫酸镍中的至少一种；锰盐为硝酸锰、硫酸锰中的至少一种；铝盐为硝酸铝、硫酸铝中的至少一种。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤(3)中，有机溶剂为乙醇或甘油；沉淀物与乙醇的摩尔比为1：15-50；沉淀物与甘油的摩尔比为1:10-20。
有机溶剂的种类与用量是影响镍锰铝酸锂材料前驱体颗粒的粒径生长、形貌与表面平整程度的重要因素。一方面，相比于溶剂水，本发明选用乙醇或甘油作为有机溶剂可以使高压超临界过程简单易操作，避免使用水时高压超临界需要严苛的条件才能够发挥作用；另一方面，有机溶剂的种类以及用量在上述限定下可以获得粒径均一、表面平整的镍锰铝酸锂球形颗粒。
更优选地，所述沉淀物与乙醇的摩尔比为1:20；所述沉淀物与甘油的摩尔比为1:16.3。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤(2)中，沉淀剂为Li2CO3、CH3COOLi、LiOH、以上锂盐的水合物中的至少一种。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤(3)中，反应釜的温度为97℃以上，反应的时间为1-3h。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤(3)中，干燥的温度为90-120℃，干燥的时间为1-2h。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤(4)中，煅烧的温度为750-900℃，升温速率为5-10℃/min，煅烧的时间为10-15h，煅烧的氛围为氧气气氛。
煅烧温度和时间是影响镍锰铝酸锂材料致密程度、结构稳定程度和电化学性能的重要因素。煅烧时间过长，会直接导致晶粒生长过大；煅烧时间不足，晶体生长不完全，材料层状结构也无法轻易成型，对电化学性能将会产生不利影响。煅烧温度过高会导致材料坍塌，直接影响材料的电化学性能；煅烧温度过低会导致晶体生长不完全，降低材料的电化学性能。
本发明还要求保护所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法制备的镍锰铝酸锂正极材料。
作为本发明的优选实施方式，所述镍锰铝酸锂正极材料的化学通式为LiNi0.9- xMn0.05+xAl0.05O2；式中0≤x≤0.15。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明将镍锰铝酸锂原材料混合在常温下先进行反应沉淀得到沉淀物后，再将沉淀物与有机溶剂进行高压超临界方法，相比于将镍锰铝酸锂原材料与有机溶剂直接进行高压超临界方法，所得到的镍锰铝酸锂正极材料颗粒细、球体规则、表面均匀且电化学性能良好。
(2)本发明通过调控镍锰铝酸锂制备过程中的参数，如：混合盐溶液的浓度、前驱体煅烧温度和时间等来优化镍锰铝酸锂正极材料的粒径和形貌，进而提升材料的电化学性能，本发明所述镍锰铝酸锂正极材料在0.1C放电倍率下放电比容量最高可达到182.15mAh/g，具有较高的放电比容量；经过100次循环的容量保持率在75％～85％之间，具有较好的循环稳定性。
附图说明
图1为实施例1-4和对比例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料X射线衍射图谱；
图2为实施例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图3为实施例2所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图4为实施例3所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图5为实施例4所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图6是实施例5所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图7是实施例6所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图8是实施例7所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图9是实施例8所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图10是实施例9所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图11是实施例10所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图12是实施例11所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图13是实施例12所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图14为对比例1所述镍锰铝酸锂的前驱体的扫描电镜图；
图15为对比例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图16为实施例3与对比例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料分别在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C倍率下的倍率性能对比图；
图17为对比例2所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图18为对比例3所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图19为对比例4所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图20为对比例5所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图21为对比例6所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图；
图22为对比例7所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法的实施例，具体如下：
(1)按Ni：Mn：Al＝0.9：0.05：0.05的化学计量比称取硫酸镍、硫酸锰以及硝酸铝，依次溶解于20mL去离子水中，在高速搅拌下配置成浓度为2.5mol/L的混合盐溶液，放置待用；
(2)称取0.06mol碳酸锂溶解在去离子水中，获得浓度为2mol/L的沉淀剂溶液；将沉淀剂溶液倒入混合盐溶液中强力搅拌后，过滤得到沉淀物；
(3)按照沉淀物：乙醇的摩尔比为1:20，将沉淀物添加入60mL乙醇，置于高压反应釜中，升温至97℃以上，处理1h后取出，对反应产物抽滤、洗涤，110℃条件下真空干燥1h，得到前躯体LiNi0.9Mn0.05Al0.05(CO3)2。
(4)将前驱体粉末由室温升温至750℃，升温速率5℃/min，氧气气氛下保温15小时，冷却至室温得到镍锰铝酸锂正极材料LiNi0.9Mn0.05Al0.05O2。
将镍锰铝酸锂正极材料进行XRD测试分析，结果如图1所示，图1中1a为实施例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料的XRD图，经与文献标准卡片(JCPDS85-1978)对比衍射峰的强度与位置，制备得到的材料为镍锰铝酸锂材料，且为α-NaFeO2层状结构。
实施例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到184.43Ah/g的放电比容量，如图2所示1C倍率下循环100圈后循环保持率约为78.83％，循环稳定性良好。
实施例2
本发明一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法的实施例，具体如下：
(1)按Ni：Mn：Al＝0.85：0.1：0.05的化学计量比称取硫酸镍、硫酸锰以及硝酸铝，依次溶解于20mL去离子水中，在高速搅拌下配置成浓度为2.5mol/L的混合盐溶液，放置待用；
(2)称取0.06mol碳酸锂溶解在去离子水中，获得浓度为2mol/L的沉淀剂溶液；将沉淀剂溶液倒入混合盐溶液中强力搅拌后，过滤得到沉淀物；
(3)按照沉淀物：甘油的摩尔比为1:16.3，将沉淀物添加入60mL乙醇，置于高压反应釜中，升温至97℃以上，处理1h后取出，对反应产物抽滤、洗涤，110℃条件下真空干燥1h，得到前躯体LiNi0.85Mn0.1Al0.05(CO3)2。
(4)将前驱体粉末由室温升温至780℃，升温速率6℃/min，氧气气氛下保温14小时，冷却至室温得到镍锰铝酸锂正极材料LiNi0.85Mn0.1Al0.05O2。
将镍锰铝酸锂正极材料进行XRD测试分析，结果如图1所示，图1中1b为实施例2所制备的镍锰铝酸锂正极材料的XRD图，经与文献标准卡片(JCPDS85-1978)对比衍射峰的强度与位置，制备得到的材料为镍锰铝酸锂材料，且为α-NaFeO2层状结构。
图3为实施例2所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，在0.1C倍率下可以得到182.16mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率约为79.79％，循环稳定性良好。
实施例3
本发明一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法的实施例，具体如下：
(1)按Ni：Mn：Al＝0.8：0.15：0.05的化学计量比称取硫酸镍、硫酸锰以及硝酸铝，依次溶解于20mL去离子水中，在高速搅拌下配置成浓度为2.5mol/L的混合盐溶液，放置待用；
(2)称取0.06mol碳酸锂溶解在去离子水中，获得浓度为2mol/L的沉淀剂溶液；将沉淀剂溶液倒入混合盐溶液中强力搅拌后，过滤得到沉淀物；
(3)按照沉淀物：乙醇的摩尔比为1:20，将沉淀物添加入60mL乙醇，置于高压反应釜中，升温至97℃以上，处理1h后取出，对反应产物抽滤、洗涤，110℃条件下真空干燥1h，得到前躯体LiNi0.8Mn0.15Al0.05(CO3)2。
(4)将前驱体粉末由室温升温至800℃，升温速率7℃/min，氧气气氛下保温13小时，冷却至室温得到镍锰铝酸锂正极材料LiNi0.8Mn0.15Al0.05O2。
将镍锰铝酸锂正极材料进行XRD测试分析，结果如图1所示，图1中1c为实施例3所制备的镍锰铝酸锂正极材料的XRD图，经与文献标准卡片(JCPDS85-1978)对比衍射峰的强度与位置，制备得到的材料为镍锰铝酸锂材料，且为α-NaFeO2层状结构。
图4是实施例3所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，在0.1C倍率下可以得到181.65mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后仍有约为89.78％的循环保持率，循环稳定性良好。
实施例4
本发明一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法的实施例，具体如下：
(1)按Ni：Mn：Al＝0.75：0.2：0.05的化学计量比称取硫酸镍、硫酸锰以及硝酸铝，依次溶解于20mL去离子水中，在高速搅拌下配置成浓度为2.5mol/L的混合盐溶液，放置待用；
(2)称取0.06mol碳酸锂溶解在去离子水中，获得浓度为2mol/L的沉淀剂溶液；将沉淀剂溶液倒入混合盐溶液中强力搅拌后，过滤得到沉淀物；
(3)按照沉淀物：甘油的摩尔比为1:16.3，将沉淀物添加入60mL乙醇，置于高压反应釜中，升温至97℃以上，处理1h后取出，对反应产物抽滤、洗涤，110℃条件下真空干燥1h，得到前躯体LiNi0.75Mn0.2Al0.05(CO3)2。
(4)将前驱体粉末由室温升温至850℃，升温速率8℃/min，氧气气氛下保温12小时，冷却至室温得到镍锰铝酸锂正极材料LiNi0.75Mn0.2Al0.05O2。
将镍锰铝酸锂正极材料进行XRD测试分析，结果如图1所示，图1中1d为实施例4所制备的镍锰铝酸锂正极材料的XRD图，经与文献标准卡片(JCPDS85-1978)对比衍射峰的强度与位置，制备得到的材料为镍锰铝酸锂材料，且为α-NaFeO2层状结构。
图5是实施例4所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，在0.1C倍率下可以得到178.35mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后仍有约为78.58％的循环保持率，循环稳定性良好。
实施例5
本实施例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(1)中，混合盐溶液的浓度为1mol/L。
图6是实施例5所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，实施例5所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到180.75mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为80.56％。
实施例6
本实施例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(1)中，混合盐溶液的浓度为4mol/L。
图7是实施例6所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，实施例6所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到176.64mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为71.87％。
实施例7
本实施例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(1)中，混合盐溶液的浓度为5mol/L。
图8是实施例7所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，实施例7所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到171.64mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为74.67％。
实施例8
本实施例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(4)中，前驱体粉末由室温升温至800℃。
图9是实施例8所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，实施例8所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到169.52mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为78.17％。
实施例9
本实施例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(4)中，前驱体粉末由室温升温至850℃。
图10是实施例9所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，实施例9所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到174.52mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为81.67％。
实施例10
本实施例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(4)中，前驱体粉末由室温升温至900℃。
图11是实施例10所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，实施例10所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到175.63mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为75.16％。
实施例11
本实施例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(4)中，氧气气氛下保温10小时。
图12是实施例11所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，实施例11所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到178.13mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为76.18％。
实施例12
本实施例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(4)中，氧气气氛下保温12小时。
图13是实施例12所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，实施例12所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到173.56mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为75.05％。
对比例1
本发明一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法的对比例，具体如下：
(1)按Ni：Mn：Al＝0.8：0.15：0.05的化学计量比称取硫酸镍、硫酸锰以及硝酸铝，依次溶解于20mL去离子水中，在高速搅拌下配置成浓度为2.5mol/L的混合盐溶液，放置待用；
(2)称取0.06mol碳酸锂溶解在去离子水中，获得浓度为2mol/L的沉淀剂溶液；将沉淀剂溶液倒入混合盐溶液中强力搅拌后，过滤得到沉淀物；
(3)按照沉淀物：乙醇的摩尔比为1:20，将沉淀物添加入60mL乙醇，置于常压反应容器中，升温至97℃以上，处理1h后取出，对反应产物抽滤、洗涤，110℃条件下真空干燥1h，得到前躯体LiNi0.8Mn0.15Al0.05(CO3)2。
(4)将前驱体粉末由室温升温至800℃，升温速率7℃/min，氧气气氛下保温13小时，冷却至室温得到镍锰铝酸锂正极材料LiNi0.8Mn0.15Al0.05O2。
将镍锰铝酸锂正极材料进行XRD测试分析，结果如图1所示，图1中1e为对比例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料的XRD图，经与文献标准卡片(JCPDS85-1978)对比衍射峰的强度与位置，制备得到的材料为镍锰铝酸锂材料，且为α-NaFeO2层状结构。图14为对比例1的镍锰铝酸锂的前驱体的扫描电镜图，从图中可以看出镍锰铝酸锂前驱体为初级颗粒聚集成表面粗糙的类球形二级颗粒，二级颗粒的平均颗粒尺寸为20μm。
图15是对比例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，在0.1C倍率下可以得到168.35mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后仍有为75.46％的循环保持率。
图16为实施例3与对比例1所制备的镍锰铝酸锂正极材料分别在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C倍率下的倍率性能对比图。如图16所示，实施例3所制得镍锰铝酸锂正极材料在各放电倍率下的放电比容量均优于对比例1所制得正极材料，倍率性能良好。
对比例2
本发明一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法的对比例，具体如下：
(1)按Ni：Mn：Al＝0.9：0.05：0.05的化学计量比称取硫酸镍、硫酸锰以及硝酸铝，依次溶解于20mL去离子水中，在高速搅拌下配置成浓度为2.5mol/L的混合盐溶液，放置待用；
(2)称取0.06mol碳酸锂溶解在去离子水中，获得浓度为2mol/L的沉淀剂溶液；将沉淀剂溶液倒入混合盐溶液中强力搅拌后，置于高压反应釜中，升温至97℃以上，处理1h后取出，对反应产物抽滤、洗涤，110℃条件下真空干燥1h，得到前躯体LiNi0.9Mn0.05Al0.05(CO3)2。
(3)将前驱体粉末由室温升温至750℃，升温速率5℃/min，氧气气氛下保温15小时，冷却至室温得到镍锰铝酸锂正极材料LiNi0.9Mn0.05Al0.05O2。
图17是对比例2所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，对比例2所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到164.54mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为77.82％。
对比例3
本发明一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法的对比例，具体如下：
(1)按Ni：Mn：Al＝0.9：0.05：0.05的化学计量比称取硫酸镍、硫酸锰以及硝酸铝，依次溶解于20mL乙醇中，在高速搅拌下配置成浓度为2.5mol/L的混合盐溶液，放置待用；
(2)称取0.06mol碳酸锂溶解在乙醇中，获得浓度为2mol/L的沉淀剂溶液；将沉淀剂溶液倒入混合盐溶液中强力搅拌后，置于高压反应釜中，升温至97℃以上，处理1h后取出，对反应产物抽滤、洗涤，110℃条件下真空干燥1h，得到前躯体LiNi0.9Mn0.05Al0.05(CO3)2。
(3)将前驱体粉末由室温升温至750℃，升温速率5℃/min，氧气气氛下保温15小时，冷却至室温得到镍锰铝酸锂正极材料LiNi0.9Mn0.05Al0.05O2。
图18是对比例3所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，对比例3所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到163.98mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为73.38％。
对比例4
本对比例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(1)中，混合盐溶液的浓度为7mol/L。
图19是对比例4所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，对比例4所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到164.55mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为78.32％。
对比例5
本对比例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(1)中，混合盐溶液的浓度为0.3mol/L。
图20是对比例5所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，对比例5所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到162.13mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为78.43％。
对比例6
本对比例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(4)中，前驱体粉末由室温升温至1200℃。
图21是对比例6所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，对比例6所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到166.55mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为78.32。
对比例7
本对比例所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法与实施例1唯一不同的是：所述步骤(4)中，前驱体粉末由室温升温至650℃。
图22是对比例7所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下活化后在1C倍率下的循环性能图，对比例7所制备的镍锰铝酸锂正极材料在0.1C倍率下可以得到162.44mAh/g的放电比容量，1C倍率下循环100圈后循环保持率为75.54％。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种镍锰铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将镍盐、锰盐、铝盐溶解于水中形成混合盐溶液；
（2）将沉淀剂溶解于水中形成沉淀剂溶液，将沉淀剂溶液加入混合盐溶液中混合均匀，过滤得到沉淀物；沉淀剂为Li2CO3、CH3COOLi、LiOH、以上锂盐的水合物中的至少一种；
（3）将沉淀物和有机溶剂置于高压反应器中，调节反应釜温度至超临界状态进行反应，得到反应物，洗涤，干燥得到前驱体；有机溶剂为乙醇或甘油；
（4）将前驱体煅烧得到镍锰铝酸锂正极材料；所述煅烧的温度为750-900℃，升温速率为5-10℃/min，煅烧的时间为10-15h，煅烧的氛围为氧气气氛；
所述混合盐溶液的浓度为1-5 mol/L。
2.如权利要求1所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述混合盐溶液的浓度为2.5mol/L。
3.如权利要求1所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，镍盐中镍离子、锰盐中锰离子、铝盐中铝离子的摩尔质量比为0.9-x：0.05+x：0.05；所述x=0-0.15。
4.如权利要求3所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，镍盐为硝酸镍、硫酸镍中的至少一种；锰盐为硝酸锰、硫酸锰中的至少一种；铝盐为硝酸铝、硫酸铝中的至少一种。
5.如权利要求1所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，沉淀物与乙醇的摩尔比为1：15-50；沉淀物与甘油的摩尔比为1:10-20。
6.如权利要求1所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，反应釜的温度为97℃以上，反应的时间为1-3h。
7.如权利要求1所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，干燥的温度为90-120℃，干燥的时间为1-2h。
8.如权利要求1-7任一项所述镍锰铝酸锂正极材料的制备方法制备的镍锰铝酸锂正极材料，其特征在于，所述镍锰铝酸锂正极材料的化学通式为LiNi0.9-xMn0.05+xAl0.05O2；式中0≤x≤0.15。
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