CN114613989A - 一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池 - Google Patents
一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114613989A CN114613989A CN202210339555.3A CN202210339555A CN114613989A CN 114613989 A CN114613989 A CN 114613989A CN 202210339555 A CN202210339555 A CN 202210339555A CN 114613989 A CN114613989 A CN 114613989A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cathode material
- single crystal
- ion battery
- lithium ion
- preparation
- 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
Links
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 57
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 25
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 23
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 20
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 claims abstract description 12
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 claims abstract description 12
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 claims abstract description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229940008015 lithium carbonate Drugs 0.000 claims abstract description 7
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 6
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229910013421 LiNixCoyMn1-x-yO2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910013427 LiNixCoyMn1−x−yO2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 20
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910012888 LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002991 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011328 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015872 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
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
- H01M4/50—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
- 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
- H01M4/48—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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池，制备方法包括以下步骤：将乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰与碳酸锂按(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.05～0.3的摩尔比混合，在空气或者氧气的气氛中进行低温固相反应；得到预埋化的前驱体；将所述前驱体与锂源按一定的摩尔比混合，在空气或者氧气的气氛下高温煅烧后粉碎过筛，得到单晶三元正极材料；单晶三元正极材料由所述制备方法制得；所述锂离子电池包括采用所述制备方法制备得到的单晶三元正极材料；本发明制备的材料电化学性能优异且具有工艺简单，快速高效、成本低廉，经济效益显著的特点。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池。
背景技术
能源危机和能源安全是当前世界各国面临的严峻考验，改善能源结构，实现能源多元化是国家发展的必然选择。锂离子电池由于其具有高电压、高比能量、循环性能好、环境污染小等优势，目前已成为各国新能源产业发展的一个重点方向。而锂离子正极材料是锂离子电池的重要组成部分，也是锂离子电池性能的关键点。
镍钴锰(NCM)三元正极材料，它是一种综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂性能的材料。NCM三元正极材料具有高比容量、长循环寿命、低毒和廉价等特点，NCM三种元素之间具有良好的协同效应，是目前应用最广泛的材料。但NCM三元正极材料结构随着循环的进行逐渐发生不可逆改变，且当三元正极材料脱锂时，氧化性增强，容易与有机电解液发生反应，从而使三元正极活性物质损失，导致容量衰减。因此，如何提高三元正极材料在电池循环过程中的稳定性，降低电极副反应程度，是提高锂离子电池循环寿命的关键。
为了解决上述问题，有人提议将三元正极材料制备成单晶形貌的三元材料。将三元正极材料制备成单晶形貌可避免二次颗粒形貌的三元正极材料在极片辊压过程中压碎现象，降低了电解液对正极材料的腐蚀。
单晶三元正极材料的传统制备方法采用共沉积-高温固相法，首先通过共沉淀法制得小粒径的三元前驱体，然后混锂烧结，制得相应的单晶正极材料，但在液相中反应，需要去除杂质离子如Na+、SO4 2-、Cl-则需要对共沉淀物质反复洗涤，在这个过程中产生了大量的废水，成本较高，同时制备单晶三元材料所需的前驱体粒径较小，在洗涤过程中，也造成了部分前驱体的损失。低热固相反应方法克服了液相反应的缺陷，可以有效缩短了材料的制备流程，合成温度和时间比传统的固相法明显降低。但是目前现有的低热固相反应方法制备的正极材料仍然存在颗粒分散性和均一性差的问题，导致最终制备的正极材料在电池充放电过程中的循环性能较差。专利CN106505193A虽然解决了颗粒分散性和均一性差的问题，但是其制备工艺中加入了大量的有机酸，制备成本过高，与传统的共沉积-高温固相法相比毫无成本优势。
为了解决上述技术存在的问题，本发明提供一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池。
发明内容
发明的目的在于提供一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池，解决了现有技术中耗时长、成本高、前驱体损失、得到的材料颗粒分散性和均一性差以及正极材料在电池循环过程中循环性能较差的问题。
本发明是这样实现的，一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1、将固态乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰与碳酸锂按(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.05～0.3的摩尔比混合，在空气或者氧气的气氛中进行低温固相反应；得到预埋化的前驱体；
S2、将所述前驱体与锂源按一定的摩尔比混合，在空气或者氧气的气氛下高温煅烧后粉碎过筛，得到单晶三元正极材料。
本发明中的两次配锂烧结是由于乙酸盐与碳酸锂混合低温烧结均会放出大量的气体，因此首次混锂预烧不能加入过多的碳酸锂，否则会出现严重的喷料现象，因此两次配锂烧结是必要的。
作为优选，所述步骤S1中乙酸镍、乙酸钴和乙酸锰至少一种含有结晶水。
作为优选，所述步骤S1中乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰中的Ni、Co、Mn与所述碳酸锂中的Li的摩尔比为(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.05～0.3。
作为优选，步骤S1所述低温固相反应的反应温度为250～450℃，反应时间为2～5h。
作为优选，所述步骤S2前驱体中的Ni、Co、Mn与锂源中的Li的摩尔比为(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.7～1.05。
作为优选，所述骤S2中锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、氯化锂和硫酸锂中的至少一种。
作为优选，所述步骤S2高温煅烧的温度为850～1000℃，高温煅烧的时间为6～12h。
本发明还提供一种锂离子电池单晶三元正极材料，所述单晶三元正极材料由上述制备方法制得。
作为优选，所述单晶三元正极材料的化学式为LiNixCoyMn1-x-yO2，其中，0＜x＜1，0＜y＜1。
本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括采用上述制备方法制备得到的单晶三元正极材料。
本发明的有益效果：本方明采用的制备方法固态乙酸盐与碳酸锂混合低温预烧，预烧过程中乙酸盐与碳酸锂反应均放出大量的气体，预烧制备的前驱体颗粒小且均匀呈多孔状，结构疏松，活性高，再次混锂后烧结制备单晶三元材料所需的烧结温度和烧结时间相比传统的工艺均大幅降低；
本发明制备的单晶三元正极材料有高的克容量和好的循环性能，且本明制备工艺所需烧结温度和烧结时间更低，拥有更低的生产成本，本发明制备的材料电化学性能优异且具有工艺简单，快速高效、成本低廉，经济效益显著的特点。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的预锂化的前驱体的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1制备的单晶三元正极材料的扫描电镜图；
图3为本发明对比例1制备的前驱体扫描电镜图；
图4为本发明对比例1制备的单晶三元正极材料的扫描电镜图；
图5为本发明对比例2所用的常规单晶三元前驱体的扫描电镜图；
图6为本发明对比例2制备的单晶三元正极材料的扫描电镜图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1：
一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.15称取乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰，碳酸锂混合(其中Ni:Co:Mn＝6:1:3)，在空气气氛中300℃烧结3h，得到预锂化的前驱体，如图1所示，预锂化的前驱体一次颗粒为纳米级，疏松多孔，此种形貌前驱体活性高；
S2、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.89称取预锂化的前驱体和碳酸锂高速混合后，在空气气氛中875℃烧结6h，随炉冷却后粉碎过筛后得到单晶三元正极材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2，如图2所示，单晶三元正极材料颗粒均匀圆润。
对比例1：
一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按摩尔比Ni:Co:Mn＝6:1:3称取乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰混合在空气气氛中300℃烧结3h，得到前驱体，如图3所示，相比于预锂化的前驱体没有锂化的前驱体一次颗粒更大，团聚也更为致密，活性相对更低；
S2、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:1.04称取前驱体和碳酸锂高速混合后，在空气气氛中900℃烧结10h，随炉冷却后粉碎过筛后得到单晶三元正极材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2，如图4所示。
对比例2：
一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:1.04称取Ni0.6Co0.1Mn0.3(OH)2(常规单晶三元前驱体，如图5所示)和碳酸锂高速混合后，在空气气氛中900℃烧结10h，随炉冷却后粉碎过筛后得到单晶三元正极材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2，如图4所示。
实施例2：
一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.05称取乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰，碳酸锂混合(其中Ni:Co:Mn＝5:2:3)，在空气气氛中350℃烧结4h，得到预锂化的前驱体；
S2、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:1.01称取预锂化的前驱体和碳酸锂高速混合后，在空气气氛中970℃烧结7h，随炉冷却后粉碎过筛后得到单晶三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。
实施例3：
一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.2称取乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰，碳酸锂混合(其中Ni:Co:Mn＝6:2:2)，在空气气氛中450℃烧结5h，得到预锂化的前驱体；
S2、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.85称取预锂化的前驱体和碳酸锂高速混合后，在氧气气氛中920℃烧结8h，随炉冷却后粉碎过筛后得到单晶三元正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2。
实施例4：
一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.3称取乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰，碳酸锂混合(其中Ni:Co:Mn＝8:1:1)，在空气气氛中250℃烧结2h，得到预锂化的前驱体；
S2、按摩尔比(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.73称取预锂化的前驱体和氢氧锂高速混合后，在空氧气气氛中880℃烧结12h，随炉冷却后粉碎过筛后得到单晶三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。
半电池组装：将上述实施例和对比例制备的单晶三元正极材料与乙炔黑、PVDF按质量比90:5:5进行制浆并涂布，然后切成1×1的极片，以金属锂片为负极组装成CR2032扣式电池，将制备的扣式电池在常温3.0～4.4V截止电压1C倍率下进行充放电测试。
表1各实施例和对比例的电化学性能
注：循环保持率＝(100周1C放电容量/第一周1C放电容量)*100％
从表1可以看出，同款单晶三元正极材料采用本发明工艺制备的单晶三元正极材料有更高的克容量和更好的循环性能，且本明制备工艺所需烧结温度和烧结时间更低，拥有更低的生产成本，本发明制备的材料电化学性能优异且具有工艺简单，快速高效、成本低廉，经济效益显著的特点。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
S1、将乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰与碳酸锂按(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.05～0.3的摩尔比混合，在空气或者氧气的气氛中进行低温固相反应；得到预埋化的前驱体；
S2、将所述前驱体与锂源按一定的摩尔比混合，在空气或者氧气的气氛下高温煅烧后粉碎过筛，得到单晶三元正极材料。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中乙酸镍、乙酸钴和乙酸锰至少一种含有结晶水。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1所述低温固相反应的反应温度为250～450℃，反应时间为2～5h。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2前驱体中的Ni、Co、Mn与锂源中的Li的摩尔比为(Ni+Co+Mn)：Li＝1:0.7～1.05。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述骤S2中锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、氯化锂和硫酸锂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2高温煅烧的温度为850～1000℃，高温煅烧的时间为6～12h。
7.一种锂离子电池单晶三元正极材料，其特征在于：所述单晶三元正极材料由权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制得。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池单晶三元正极材料，其特征在于：所述单晶三元正极材料的化学式为LiNixCoyMn1-x-yO2，其中，0＜x＜1，0＜y＜1。
9.一种锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池包括采用所述权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制备得到的单晶三元正极材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210339555.3A CN114613989A (zh) | 2022-04-01 | 2022-04-01 | 一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210339555.3A CN114613989A (zh) | 2022-04-01 | 2022-04-01 | 一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114613989A true CN114613989A (zh) | 2022-06-10 |
Family
ID=81866640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210339555.3A Pending CN114613989A (zh) | 2022-04-01 | 2022-04-01 | 一种锂离子电池单晶三元正极材料制备方法、正极材料以及锂离子电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114613989A (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1847155A (zh) * | 2006-03-16 | 2006-10-18 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 过渡金属复合氧化物作为中间产物制备锂离子电池多元正极材料的方法 |
| CN102169990A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-08-31 | 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 | 一种三元正极材料及其生产方法 |
| US20130045427A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-21 | Nanoteck Instruments, Inc. | Prelithiated current collector and secondary lithium cells containing same |
| CN103066269A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-04-24 | 贵州省开阳安达磷化工有限公司 | 一种三元正极活性材料制备方法及电池 |
| CN103259007A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-08-21 | 河南科隆新能源有限公司 | 一种高电压锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN105895950A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-08-24 | 西北工业大学 | 全锰系锂离子电池及其制备方法 |
| CN107768657A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-06 | 贵州丕丕丕电子科技有限公司 | 一种锂离子电池正极材料、制备方法及锂离子电池 |
| CN110282665A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-27 | 成都尤尼瑞克科技有限公司 | 一种具有介观结构的锂电池正极材料前驱体及其制备方法 |
| CN110422890A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-11-08 | 当升科技(常州)新材料有限公司 | 锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池正极及锂离子电池 |
| CN111799457A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-20 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种预锂化处理的锂离子正极材料及其制备方法和应用 |
| CN112349902A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-02-09 | 江苏合志新能源材料技术有限公司 | 锂离子电池三元正极材料及其制备方法、正极和锂离子电池 |
-
2022
- 2022-04-01 CN CN202210339555.3A patent/CN114613989A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1847155A (zh) * | 2006-03-16 | 2006-10-18 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 过渡金属复合氧化物作为中间产物制备锂离子电池多元正极材料的方法 |
| CN102169990A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-08-31 | 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 | 一种三元正极材料及其生产方法 |
| US20130045427A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-21 | Nanoteck Instruments, Inc. | Prelithiated current collector and secondary lithium cells containing same |
| CN103066269A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-04-24 | 贵州省开阳安达磷化工有限公司 | 一种三元正极活性材料制备方法及电池 |
| CN103259007A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-08-21 | 河南科隆新能源有限公司 | 一种高电压锂离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN105895950A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-08-24 | 西北工业大学 | 全锰系锂离子电池及其制备方法 |
| CN107768657A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-06 | 贵州丕丕丕电子科技有限公司 | 一种锂离子电池正极材料、制备方法及锂离子电池 |
| CN110422890A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-11-08 | 当升科技(常州)新材料有限公司 | 锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池正极及锂离子电池 |
| CN110282665A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-27 | 成都尤尼瑞克科技有限公司 | 一种具有介观结构的锂电池正极材料前驱体及其制备方法 |
| CN111799457A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-20 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种预锂化处理的锂离子正极材料及其制备方法和应用 |
| CN112349902A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-02-09 | 江苏合志新能源材料技术有限公司 | 锂离子电池三元正极材料及其制备方法、正极和锂离子电池 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 叶永清;肖新颜;万彩霞;: "锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2研究进展", 化工进展, no. 07 * |
| 郭红霞;乔月纯;穆培振;: "锂离子电池正极材料研究与应用进展", 无机盐工业, no. 03 * |
| 阙东阳;李芳;赵红远;: "固相法制备层状结构LiMnO_2正极材料", 化工新型材料, no. 10 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109830679B (zh) | 一种正极材料前驱体、及其制备方法和用途 | |
| CN111689528B (zh) | 一种三元材料前驱体及其制备方法和用途 | |
| CN108483516B (zh) | 一种具有超晶格有序结构的锂离子电池正极材料及其合成方法 | |
| CN114005978B (zh) | 一种无钴正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN111403729A (zh) | 钠离子电池正极材料及其制备方法、钠离子电池 | |
| CN112803023B (zh) | 一种镧锆共掺杂的高镍三元正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN112864389A (zh) | 一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN113851641A (zh) | 一种高熵固溶体正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN112952085A (zh) | 梯度高镍单晶三元材料及其制备方法和使用该材料的电池 | |
| CN114899390B (zh) | 多元共掺杂钠离子正极材料及其制备方法与应用 | |
| GB2619865A (en) | Preparation method for positive electrode material precursor having large channel, and application thereof | |
| CN116053444A (zh) | 一种掺杂型层状正极材料及其在钠离子电池中的应用 | |
| CN111342008A (zh) | 一种氟化钾掺杂富锂锰基材料及其制备方法和应用 | |
| CN112952056B (zh) | 一种富锂锰基复合正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN114426265A (zh) | 多元结晶型磷酸铁锂正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备 | |
| 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 | |
| CN114477314A (zh) | 一种镍钴锰三元正极材料的制备方法及其应用 | |
| CN114005987A (zh) | 一种钠离子电池正极材料添加剂及钠离子电池正极材料 | |
| CN113666424A (zh) | 一种钠离子电池正极材料的前驱体及其制备方法 | |
| CN112225261B (zh) | 一种富锂锰基正极材料碳酸盐前驱体及其制备方法和应用 | |
| CN109678217B (zh) | 高振实密度的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2材料的制备方法及应用 | |
| CN112194199A (zh) | 一种长循环三元正极材料的制备方法 | |
| CN115806319A (zh) | 一种层状高熵氧化物、其制备方法及其应用 | |
| CN115403075A (zh) | 一种无钴四元富锂锰基正极材料及其制备方法 | |
| CN113860379A (zh) | 正极材料前驱体、正极材料及其制备方法和应用 |
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 |