CN1801508A - 高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法 - Google Patents

高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1801508A
CN1801508A CNA2005100311105A CN200510031110A CN1801508A CN 1801508 A CN1801508 A CN 1801508A CN A2005100311105 A CNA2005100311105 A CN A2005100311105A CN 200510031110 A CN200510031110 A CN 200510031110A CN 1801508 A CN1801508 A CN 1801508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
manganese
nickel
lithium
lithium ion
anode material
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
CNA2005100311105A
Other languages
English (en)
Inventor
方海升
王志兴
李新海
郭华军
彭文杰
胡启阳
张云河
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.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
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 Central South University filed Critical Central South University
Priority to CNA2005100311105A priority Critical patent/CN1801508A/zh
Publication of CN1801508A publication Critical patent/CN1801508A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于材料领域中的锂离子电池正极材料的制备方法。其特征在于：将含镍源化合物、锰源化合物和锂源化合物按化学计量比先混合，接着将其投放炉中，在空气或氧气气氛中以0.1－100℃/min的速度升温加热，在700－1000℃恒温煅烧0.1－48小时，然后直接以0.1－80℃/min降温速度下降或随炉冷却到室温，最后以0.1－100℃/min的降温速度下降或随炉冷却到室温，制得高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。本方法的合成过程简单，易于控制，易于工业化生产；优化了材料的物理及化学性能；所制得的材料颗粒均匀，结晶完美；放电容量高，最高比容量可以达到142mAh/g，接近理论比容量，而且循环性能好。

Description

高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法
技术领域
本发明属于材料领域中的锂离子电池正极材料的制备方法。
背景技术
近来，随着耐高电压电解液的研制成功，由过渡金属取代的具有尖晶石结构的LiMxMn2-xO4(M：Cr，Co，Fe，Ni，Cu)引起了人们的广泛关注，因为它们在4.5V以上存在一个高电压平台。在这类材料中研究的最多的是LiNi0.5Mn1.5O4，它在4.7V附近能可逆的嵌入和脱嵌锂离子，对应Ni2+/Ni4+的氧化还原，而且具有较高的容量以及较好的循环性能。其理论容量为147mAh/g，能量密度为690Wh/Kg。
目前，高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4合成方法很多，有溶胶-凝胶法，共沉淀法，乳胶法，复合碳酸盐法，以及熔盐法。虽然这些方法都可以制备得到电化学性能较好的LiNi0.5Mn1.5O4，但这些方法步骤复杂或成本高，不利于实际应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述各种合成方法的不足，采用固相法制备高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4，所制得的材料颗粒均匀，结晶完美，具有优越的电化学性能；同时降低材料的成本，简化工艺，易于工业生产。
本发明的具体实施步骤为：将含镍源化合物、锰源化合物和锂源化合物按化学计量比先研磨混合，再球磨混合，接着将所得混合物放在炉中，在空气或氧气气氛中以0.1-100℃/min的速度升温加热，在700-1000℃恒温煅烧0.1-48小时，然后直接以0.1-80℃/min降温速度下降或随炉冷却到室温，或者先以0.1-80℃/min降温速度下降或随炉冷却到500-700℃，恒温1-120小时，最后以0.1-100℃/min的降温速度下降或随炉冷却到室温，制得高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。
上述所述的镍源化合物可选硝酸镍、氢氧化镍、碳酸镍、氧化镍及醋酸镍中的一种。锰源化合物可选碳酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氢氧化锰、化学二氧化锰、电解二氧化锰的一种。锂源化合物可选氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、硝酸锂中的一种。
本发明的优点充分体现为：
1)合成过程简单，易于控制，易于工业化生产。通过控制合成温度、烧结时间、升降温速度以及烧结气氛，优化了材料的物理及化学性能。
2)所制得的材料颗粒均匀，结晶完美；放电容量高，最高比容量可以达到142mAh/g，非常接近理论比容量，而且循环性能好。
附图说明
图1实施例1的3号样品的XRD图谱；
图2实施例1的3号样品的SEM图谱(3000倍)；
图3实施例1的3号样品的SEM图谱(30000倍)；
图4实施例1的3号样品的充放电曲线
图5实施例1的3号样品的循环性能
具体实施方式
实施例1将氢氧化镍、碳酸锰和碳酸锂按化学计量先研磨混合，然后球磨混合，将混合料放入炉中，在空气气氛中，先以10℃/min的升温速度加热到700℃-1000℃并保温20小时，然后以5℃/min的降温速度冷却到700℃并保温48小时。XRD分析表明，所得产物为尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4，含有微量杂质，通过SEM观察可见产物颗粒大小、结晶程度与温度有明显的关系。将所得到的产物组装成实验扣式电池测定充放电容量和循环性能，在40mA/g的电流密度下进行充放电，他们的最大放电容量和循环30次后放电容量见表1。
                  表1实施例1的实验条件和结果
  编号   首次煅烧温度/℃   恒温时间   最大放电比容量/mAh·g-1   第30次放电比容量/mAh·g-1
  1234   7008009001000   20202020   117131138123   9810813480
实施例2将氢氧化镍、碳酸锰和碳酸锂按化学计量先研磨混合，然后球磨混合，将混合料放入炉中，在空气气氛中，先以10℃/min的升温速度加热到900℃并保温10-30小时，然后以5℃/min的降温速度冷却到700℃并保温48小时。所得的产物经X射线衍射分析，所得产物为尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4，含有微量杂质，通过SEM观察可见产物颗粒均匀，随着时间增长，颗粒逐渐长大。将所得到的产物组装成实验扣式电池，测定充放电容量和循环性能，在40mA/g的电流密度下进行充放电，他们的最大放电容量和循环30次后放电容量见表2。
                    表2实施例2的实验条件和结果
  编号   首次煅烧温度/℃   恒温时间   最大放电比容量/mAh·g-1   第30次放电比容量/mAh·g-1
  123   900900900   102030   129138128   115134110
实施例3将氢氧化镍、碳酸锰和碳酸锂按化学计量先研磨混合，然后球磨混合，将混合料放入炉中，在空气气氛中，先以10℃/min的升温速度加热的900℃并保温20小时，然后以5℃/min的降温速度冷却到500℃-700℃并保温48小时。所得的产物经X射线衍射分析，所得产物为尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4，含有微量杂质，通过SEM观察可见产物颗粒均匀，结晶完美。将所得到的产物组装成实验扣式电池，测其充放电比容量和循环性能，在40mA/g的电流密度下进行充放电，他们的最大放电容量和循环30次后放电容量见表3。
               表3实施例3的实验条件和结果
  编号   二次恒温温度/℃   恒温时间   最大放电比容量/mAh·g-1   第30次放电比容量/mAh·g-1
  123   500600700   484848   118130138   100120134
实施例4将氢氧化镍、碳酸锰和碳酸锂按化学计量先研磨混合，然后球磨混合，将混合料放入炉中，分别在空气和氧气气氛中，先以10℃/min的升温速度加热到900℃并保温20小时，然后以5℃/min的降温速度冷却到700℃并保温48小时，或者直接冷却到室温。所得的产物经X射线衍射分析，所得产物为尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4，含有微量杂质，通过SEM观察可见产物颗粒均匀，结晶度与冷却方式有关。将所得到的产物组装成实验扣式电池，测定充放电容量和循环性能，在40mA/g的电流密度下进行充放电，他们的最大放电容量和循环30次后放电容量见表4。
                        表4实施例4的实验条件和结果
  编号   气氛   冷却方式   最大放电比容量/mAh·g-1   第30次放电比容量/mAh·g-1
  1234   空气空气氧气氧气   一步冷却两步冷却一步冷却两步冷却   100138110135   98134102126
实施例5将氢氧化镍、碳酸锰和碳酸锂，或者硝酸镍、硝酸锰和硝酸锂，氢氧化镍、化学二氧化锰和醋酸锂，分别按化学计量先研磨混合，然后球磨混合，将混合料放入炉中，在空气气氛中，先以10℃/min的升温速度加热到900℃并保温20小时，然后以5℃/min的降温速度冷却到700℃并保温48小时。所得的产物经X射线衍射分析，所得产物为尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4，含有微量杂质，通过SEM观察可见产物颗粒均匀，结晶完美。将所得到的产物组装成实验扣式电池，测定充放电容量和循环性能，在40mA/g的电流密度下进行充放电，他们的最大放电容量和循环30次后放电容量见表5。
                      表5实施例5的实验条件和结果
  编号   合成所用原料   最大放电比容量/mAh·g-1   第30次放电比容量/mAh·g-1
  123   氢氧化镍、碳酸锰和碳酸锂硝酸镍、硝酸锰和硝酸锂氢氧化镍、化学二氧化锰和醋酸锂   138130128   134121117

Claims (4)

1.一种高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法，其特征在于：将含镍源化合物、锰源化合物和锂源化合物按化学计量比先研磨混合，再球磨混合，接着将所得混合物放在炉中，在空气或氧气气氛中以0.1-100℃/min的速度升温加热，在700-1000℃恒温煅烧0.1-48小时，然后直接以0.1-80℃/min降温速度下降或随炉冷却到室温，或者先以0.1-80℃/min降温速度下降或随炉冷却到500-700℃，恒温1-120小时，最后以0.1-100℃/min的降温速度下降或随炉冷却到室温，制得高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。
2.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法，其特征在于：镍源化合物为硝酸镍、氢氧化镍、碳酸镍、氧化镍及醋酸镍中的一种。
3.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法，其特征在于：锰源化合物为碳酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氢氧化锰、化学二氧化锰、电解二氧化锰中的一种。
4.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法，其特征在于：锂源化合物可选氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、硝酸锂中的一种。
CNA2005100311105A 2005-01-06 2005-01-06 高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法 Pending CN1801508A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2005100311105A CN1801508A (zh) 2005-01-06 2005-01-06 高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2005100311105A CN1801508A (zh) 2005-01-06 2005-01-06 高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1801508A true CN1801508A (zh) 2006-07-12

Family

ID=36811359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005100311105A Pending CN1801508A (zh) 2005-01-06 2005-01-06 高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1801508A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102157726A (zh) * 2011-03-16 2011-08-17 奇瑞汽车股份有限公司 一种制备高电压正极材料锂镍锰氧的方法
CN102324512A (zh) * 2011-09-19 2012-01-18 奇瑞汽车股份有限公司 一种表面包覆的高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4及其制备方法
CN102709546A (zh) * 2012-06-12 2012-10-03 浙江南都电源动力股份有限公司 一种锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法
CN103119775A (zh) * 2010-09-30 2013-05-22 川崎重工业株式会社 二次电池用负极及具备该负极的二次电池
CN103236536A (zh) * 2013-03-28 2013-08-07 浙江大学 一种管状结构的材料及其制备方法和应用
CN103647071A (zh) * 2013-12-23 2014-03-19 湖南杉杉新材料有限公司 一种锂离子电池用高压实密度锂锰氧化物及其制备方法
CN103915616A (zh) * 2014-04-16 2014-07-09 江西理工大学 一种中空结构的锂电池LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法
CN104701528A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 中国电子科技集团公司第十八研究所 LiNi0.5Mn1.5O4材料的表面包覆方法
WO2016011962A1 (zh) * 2014-07-25 2016-01-28 台湾立凯电能科技股份有限公司 锂镍锰氧正极材料的制法
WO2021090006A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-14 Johnson Matthey Public Limited Company Cathode material and process

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103119775A (zh) * 2010-09-30 2013-05-22 川崎重工业株式会社 二次电池用负极及具备该负极的二次电池
CN103119775B (zh) * 2010-09-30 2015-06-10 川崎重工业株式会社 以质子为嵌入物的二次电池用负极及具备该负极的二次电池
CN102157726A (zh) * 2011-03-16 2011-08-17 奇瑞汽车股份有限公司 一种制备高电压正极材料锂镍锰氧的方法
CN102157726B (zh) * 2011-03-16 2013-10-16 奇瑞汽车股份有限公司 一种制备高电压正极材料锂镍锰氧的方法
CN102324512A (zh) * 2011-09-19 2012-01-18 奇瑞汽车股份有限公司 一种表面包覆的高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4及其制备方法
CN102709546A (zh) * 2012-06-12 2012-10-03 浙江南都电源动力股份有限公司 一种锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法
CN102709546B (zh) * 2012-06-12 2015-07-08 浙江南都电源动力股份有限公司 一种锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法
CN103236536B (zh) * 2013-03-28 2015-04-29 浙江大学 一种管状结构的材料及其制备方法和应用
CN103236536A (zh) * 2013-03-28 2013-08-07 浙江大学 一种管状结构的材料及其制备方法和应用
CN104701528A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 中国电子科技集团公司第十八研究所 LiNi0.5Mn1.5O4材料的表面包覆方法
CN104701528B (zh) * 2013-12-05 2019-01-01 中国电子科技集团公司第十八研究所 LiNi0.5Mn1.5O4材料的表面包覆方法
CN103647071A (zh) * 2013-12-23 2014-03-19 湖南杉杉新材料有限公司 一种锂离子电池用高压实密度锂锰氧化物及其制备方法
CN103647071B (zh) * 2013-12-23 2016-08-17 湖南杉杉能源科技股份有限公司 一种锂离子电池用高压实密度锂锰氧化物及其制备方法
CN103915616A (zh) * 2014-04-16 2014-07-09 江西理工大学 一种中空结构的锂电池LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法
WO2016011962A1 (zh) * 2014-07-25 2016-01-28 台湾立凯电能科技股份有限公司 锂镍锰氧正极材料的制法
TWI578601B (zh) * 2014-07-25 2017-04-11 台灣立凱電能科技股份有限公司 鋰鎳錳氧正極材料之製法
CN106575759A (zh) * 2014-07-25 2017-04-19 台湾立凯电能科技股份有限公司 锂镍锰氧正极材料的制法
WO2021090006A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-14 Johnson Matthey Public Limited Company Cathode material and process
CN114929628A (zh) * 2019-11-07 2022-08-19 庄信万丰股份有限公司 阴极材料和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101148263A (zh) 高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法
CN1801508A (zh) 高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法
CN107403930B (zh) 镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法和应用
CN102354741B (zh) 一种高容量层状富锂锰基氧化物的制备方法
US20210155501A1 (en) O3/p2 mixed phase sodium-containing doped layered oxide materials
KR101821741B1 (ko) 리튬복합금속산화물 및 이를 포함하는 리튬이차전지
CN101320807A (zh) 多元复合锂离子电池正极材料及其制备方法
CN102394290A (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN106299352A (zh) 二次锂电池正极材料的制备方法
CN110233250A (zh) 一种单晶颗粒三元正极材料的制备方法
CN105810934A (zh) 一种稳定富锂层状氧化物材料晶畴结构方法
CN104134797B (zh) 一种高容量富锂正极材料及其制备方法
CN103094576A (zh) 一种镍基正极材料及其制备方法和电池
CN107248576A (zh) 一种低阳离子混排高镍球形锂离子电池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
Dou et al. Synthesis and electrochemical properties of layered LiNi0. 5− x Mn0. 5− x Co2 x O2 for lithium-ion battery from nickel manganese cobalt oxide precursor
CN114784269B (zh) 一种空间群为Cmca的T2型钴酸锂正极材料及其制备方法
CN103208620B (zh) 稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料及其制备方法
CN114613981A (zh) 锌掺杂结合氧化锌包覆锰基层状氧化物材料及制备方法和应用
CN114204005A (zh) 基于局域结构调控的高熵钠离子电池层状氧化物电极材料
Sathiya et al. Rapid synthetic routes to prepare LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 as a high voltage, high-capacity Li-ion battery cathode material
CN103227314A (zh) 一种三元正极材料的制备方法
CN105185981A (zh) 一种LiNixMn2-xO4正极材料的制备方法
CN102050498A (zh) 掺杂硼元素的镍钴酸锂正极材料
CN108539192B (zh) 一种不同形貌锂离子电池高压正极材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication