本发明专利技术公开了一种富锂锰基正极材料及其制备方法。该方法是先制得前驱体[Ni(x-y/2)/(x+(2-x)/3)Coy/(x+(2-x)/3)Mn((2-x)/3-y/2)/(x+(2-x)/3)](OH)2，然后将前驱体与锂的化合物混合均匀，压实，在高温下进行烧结，得到富锂锰基正极材料Li[Li(1-2x)/3Nix-y/2CoyMn(2-x)/3-y/2]O2，其中0＜x＜0.5，0≤y≤0.15。本发明专利技术的制备方法工艺简单，成本低，适用于工业化大生产。本发明专利技术制备的富锂锰基正极材料在-20℃下的放电容量可达到25℃下放电容量的70%。采用本发明专利技术所制得的材料组装成的锂离子电池，可广泛应用于电动汽车、通信等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及的是。
技术介绍
锂离子电池因具有高能量、高容量、体积小、重量轻、对环境友好等优点，自商品化以来，已经在移动电话，笔记本电脑，数码相机等便携式电子产品上得到了广泛应用，并正朝向电动汽车，航空航天及军用通讯设备等领域取代传统能源供给，越来越广泛的需求对锂离子电池的温度特性有了更高的要求。在我国北方，电动汽车在冬季通常会遭遇-10°C以下的低温，许多军用设备也要求电源能在-20°c以下工作。而在低温环境，尤其是-20°c以下，锂离子电池的性能要远低于其常温性能。因此，改善锂离子电池的低温特性成为了推动锂离子电池应用和发展的一个重要方向。富锂锰基正极材料Li [Li (卜 2x)/3NixMn(2_x)/3]O2是 Li2MnO3 与 LiNia5Mna5O2 所形成的固溶体，YoungSH 的文章报道 Li [Nia2tlLia2tlMnaJO2在2.0-4.8V, 20mA/g充放电下，材料的首次放电比容量达到288mAh/g，高压下呈现出很高的放电比容量，目前已经在江特锂电池材料有限公司实现商品化，该材料还具有循环性能好，价格低廉等优点，是一 种很有发展前景的锂离子电池正极材料。但是富锂锰基正极材料Li[Li(1_2x)/3NixMn(2_x)/3]02存在电导率较低，低温性能较差等缺陷，这制约着其在电动汽车及航空航天等领域的应用，因此迫切需要对其进行低温性能改善，进一步推动其应用领域。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供。本专利技术的技术方案如下:一种富锂锰基正极材料的制备方法，其步骤如下:(I)将可溶性镇、猛、钴盐按摩尔比(x-y/2) / (X+(2-χ)/3): [ (2-x)/3_y/2] /(x+(2-x)/3):y/(x+(2-x)/3)溶于去离子水中，配制成金属离子总浓度为0.1~3mol/L的混合溶液，其中O < X < 0.5，0≤y≤0.15 ;(2)配制碱溶液或碱与氨水的混合溶液，碱溶液浓度为0.1~6mol/L ;碱与氨水的混合溶液中碱的浓度为0.1~6mol/L，氨水浓度为0.05~3mol/L ；(3)在反应釜中加入占反应釜总容积20%~30%的去离子水，将(I)中配制的镍、锰、钴盐的混合溶液和(2)中配制的碱溶液或碱与氨水的混合溶液分别同时均匀连续地泵入到反应釜中，并对反应釜内的物料进行加热搅拌，控制反应釜内反应体系的温度、反应PH值，进行共沉淀反应，反应结束后将沉淀产物进行过滤、洗涤、烘干，得到前驱体[Ni(x_y/2)/(x+ (2-x)/3) Coy/(χ+ (2-χ) /3) Mn ((2_χ)/3_y/2) / (x+ (2-x)/3)] (OH) 2 ；(4)将(3)中制备的前驱体与锂的化合物按锂的摩尔数与镍、锰、钴总摩尔数之比为[(l+(l-2x)/3)/(x+(2-x)/3)+z]:l 混合均匀，其中 O < x < 0.5,0 ^ y ^ 0.1,O≤Z ≤ 0.1 ;将混合好的粉料进行压实，然后在高温下进行烧结，得到富锂锰基正极材料。所述的可溶性镍盐是硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍中的一种；可溶性锰盐是硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种；可溶性钴盐是硫酸钴、氯化钴、硝酸钴、乙酸钴中的一种。所述的制备方法，步骤(2)中，所述碱溶液是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种。所述的制备方法，步骤(3)中，反应釜内反应体系的温度为40~60°C，反应pH值为9~12 ;反应pH值是通过调节镍、猛、钴盐的混合溶液和碱溶液或碱与氨水的混合溶液的流速来控制的。所述的制备方法，步骤(4)中，过滤、洗涤是采用去离子水对前驱体进行洗涤，并通过过滤设备对洗涤后的浆料实现固液分离，使前驱体中的Na+、K+总质量百分含量小于400ppm, SO42' Cl' N03_总质量百分含量小于0.5% ;烘干温度为70~140°C，烘干时间为12 ~96h。所述的制备方法，步骤(4)中，所述高温烧结是以I~10°C /min的升温速率升温到400~750°C，保温2~10h，然后再以1~10°C /min的升温速率升温到800~1100°C，保温4~30h。所述的制备方法制得的富锂锰基正极材料。所述的富锂锰基正极材料，其分子式为:Li [Li(1_2x)/3Nix_y/2CoyMn(2_x)/3_y/2]02，其中O< X < 0.5,0≤ y ≤ 0.15。本专利技术的制备方法工艺简单，成本低，适用于工业化大生产。本专利技术制备的富锂锰基正极材料在_20°C下的放电容量可达到25°C下放电容量的70%。采用本专利技术所制得的材料组装成的锂离子电池，可广泛应用于电动汽车、通信等领域。【附图说明】图1为实例2所述目标产物的XRD图。图2为实例2所述目标产物的SEM图。图3为实例3所述目标产物的电池首次循环充放电曲线图(2.75~4.2V，0.2C，25。。)。[0021 ] 图4为实例4所述目标产物的XRD图。图5为实例4所述目标产物的电池不同温度下的放电曲线图(电压下限2.75V，0.2C, 25°C, -200C)ο【具体实施方式】以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。实施例1(1)按镍、锰金属离子摩尔比为0.3:0.7，将硫酸镍、硫酸锰溶于去离子水中，配成镍、锰离子总浓度为1.5mol/L，体积为IL的混合盐溶液，另配置浓度为3mol/L，体积为IL的氢氧化钠溶液，将混合盐溶液与氢氧化钠溶液同时泵入到反应爸中，控制反应爸内反应体系的温度为55°C,反应pH值为10.5,进行共沉淀反应。反应结束后,采用去离子水对所制备的前驱体进行洗涤，并通过过滤设备对洗涤后的浆料实现固液分离，使前驱体中的Na+、K+总质量百分含量小于400ppm，S042_、C1_、N03_总质量百分含量小于0.5%，洗涤过滤完成后于烘箱中进行烘干，烘干温度为105°C，烘干时间为24h，得到前驱体Nia3Mna7(OH)215(2)将前驱体与碳酸锂按锂的摩尔数与镍、锰总摩尔数之比为1.46:1的比例进行均匀混合，将混合好的粉料进行压实，置于马弗炉中以升温速率为5°C /min，在500°C保温4小时，然后以5°C /min的升温速率，升温至900°C保温12小时即得富锂锰基正极材料Lil.17^^0.25MH0.58。2。(3)将Lihl7Nia25Mna58O2正极材料组装成软包电池，在2.75~4.2V，0.1C，25。。下化成，2.75~4.2V，0.2C，25°C下循环5次后，以0.2C恒流充电至4.2V，4.2V下恒压充电至0.01C，在-20°c下静置16h后，以0.2C倍率进行放电，截止放电电压为2.75V，_20°C下的放电容量为25°C下放电容量的36%。实施例2(1)按镍、锰金属离子摩尔比为0.39:0.61，将硫酸镍、硫酸锰溶于去离子水中，配成镍、锰离子总浓度为1.5mol/L,体积为IL的混合盐溶液，另配置浓度为3mol/L，体积为IL的氢氧化钠溶液，将混合盐溶液与氢氧化钠溶液同时泵入到反应爸中，控制反应爸内反应体系的温度为55°C，反应pH值为11，进行共沉淀反应。反本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种富锂锰基正极材料的制备方法，其特征是，其步骤如下：（1）将可溶性镍、锰、钴盐按摩尔比(x‑y/2)/(x+(2‑x)/3):[(2‑x)/3‑y/2]/(x+(2‑x)/3):y/(x+(2‑x)/3)溶于去离子水中，配制成金属离子总浓度为0.1～3mol/L的混合溶液，其中0＜x＜0.5，0≤y≤0.15；（2）配制碱溶液或碱与氨水的混合溶液，碱溶液浓度为0.1～6mol/L；碱与氨水的混合溶液中碱的浓度为0.1～6mol/L，氨水浓度为0.05～3mol/L；（3）在反应釜中加入占反应釜总容积20%～30%的去离子水，将（1）中配制的镍、锰、钴盐的混合溶液和（2）中配制的碱溶液或碱与氨水的混合溶液分别同时均匀连续地泵入到反应釜中，并对反应釜内的物料进行加热搅拌，控制反应釜内反应体系的温度、反应pH值，进行共沉淀反应，反应结束后将沉淀产物进行过滤、洗涤、烘干，得到前驱体[Ni(x‑y/2)/(x+(2‑x)/3)Coy/(x+(2‑x)/3)Mn((2‑x)/3‑y/2)/(x+(2‑x)/3)](OH)2；（4）将（3）中制备的前驱体与锂的化合物按锂的摩尔数与镍、锰、钴总摩尔数之比为[(1+(1‑2x)/3)/(x+(2‑x)/3)+z]:1混合均匀，其中0＜x＜0.5，0≤y≤0.1，0≤z≤0.1；将混合好的粉料进行压实，然后在高温下进行烧结，得到富锂锰基正极材料。...
【技术特征摘要】
1.一种富锂锰基正极材料的制备方法，其特征是，其步骤如下: (O 将可溶性镍、锰、钴盐按摩尔比(x-y/2)/(x+(2-x)/3): [ (2-χ)/3-y/2] /(x+(2-x)/3):y/(x+(2-x)/3)溶于去离子水中，配制成金属离子总浓度为0.1~3mol/L的混合溶液，其中O < X < 0.5，0≤y≤0.15 ; (2)配制碱溶液或碱与氨水的混合溶液，碱溶液浓度为0.1~6mol/L ;碱与氨水的混合溶液中碱的浓度为0.1~6mol/L,氨水浓度为0.05~3mol/L ； (3)在反应釜中加入占反应釜总容积20%~30%的去离子水，将(I)中配制的镍、锰、钴盐的混合溶液和(2)中配制的碱溶液或碱与氨水的混合溶液分别同时均匀连续地泵入到反应釜中，并对反应釜内的物料进行加热搅拌，控制反应釜内反应体系的温度、反应pH值，进行共沉淀反应，反应结束后将沉淀产物进行过滤、洗涤、烘干，得到前驱体[Ni(x_y/2)/(x+(2_x)/3)Coy/ (x+ (2-χ) /3) Mn ((2-x) /3-y/2) / (x+ (2-x)/3)] (OH) 2 ； (4)将(3)中制备的前驱体与锂的化合物按锂的摩尔数与镍、锰、钴总摩尔数之比为[(l+(l-2x)/3)/ (x+(2-x)/3)+z]:1混合均匀，其中0<χ<0.5，0≤y ≤0.1，0≤ z ≤0.1 ;将混合好的粉料进行压实，然后在高温下进行烧结，得到富锂锰基正极材料。2.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟盛文，刘熙林，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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