本发明专利技术涉及镍钴锰酸锂材料领域，尤其是涉及一种制备镍钴锰酸锂的方法，步骤如下：(1)首先制备多孔氧化铝；(2)将镍源、钴源、锰源和锂源按(1.1～1.3)：(1.1～1.3)：(1.1～1.3)：1的摩尔比溶于水中，随后，向水溶液中加入乙二醇，混合均匀后，在73～78℃下加热蒸发，形成溶胶；(3)将步骤(1)得到的多孔氧化铝浸泡于步骤(2)溶胶中，取出后，在820℃～850℃下烧结9～10h，再浸入溶胶，再烧结，如此重复6～8次，得到负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝；(4)将负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝浸入6～8mol/L碱性溶液中65～70min；(5)过滤后，用水和乙醇清洗，蒸发结晶，然后球磨筛分，得到镍钴锰酸锂产品。优点：镍钴锰酸锂粒径均匀，形貌结构一致。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镍钴锰酸锂材料领域，尤其是涉及一种制备镍钴锰酸锂的方法。
技术介绍
锂离子电池是新型绿色环保电源，具有高的能量密度、高的放电平台等优点，广泛用于手机、相机、笔记本电脑等电子产品。随着数码产品行业的不断发展，人们对电池的需求日益增加。镍钴锰酸锂是一种重要的锂电池正极材料，生产和使用日益广泛，市场需求量较大。 锂电池的正极材料是锂电池的重要组成部分，是锂电池性能的主要影响因数，现在商业化的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂。近年来，由于镍钴锰酸锂的价格较低，比容量较高，使用范围越来越广。 合成正极材料镍钴锰酸锂的方法主要包括:固相法、共沉淀法、低热固相法、络合法、溶液-凝胶法。固相法工艺简单，成本较低，但颗粒分布不均匀，晶体形貌不规整；共沉淀法工艺相对简单，但物相均匀程度不容易控制；溶胶-凝胶法存在大量微孔，在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物，并产生收缩，使形貌和尺寸不一致。利用溶胶-凝胶法结合模板法的技术，能将镍钴锰酸锂的合成和镍钴锰酸锂的形貌尺寸控制相结合，为高性能的镍钴锰酸锂材料的制备提供了新的途径。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供了一种制备镍钴锰酸锂的方法。 本专利技术通过以下技术方案实施:一种制备镍钴锰酸锂的方法，包括以下步骤: (1)首先制备多孔氧化铝； (2)将镍源、钴源、锰源和锂源按(1.1?1.3): (1.1?1.3): (1.1?1.3):1的摩尔比溶于水中，随后，向水溶液中加入乙二醇，混合均匀后，在73?78°C下加热蒸发，形成溶胶； (3)将步骤(1)得到的多孔氧化铝浸泡于步骤(2)溶胶中，取出后，在820°C?850°C下烧结9?10h，再浸入溶胶，再烧结，如此重复6?8次，得到负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝； (4)将负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝浸入6?8mol/L碱性溶液中65?70min ； (5)过滤后，用水和乙醇清洗，蒸发结晶，然后球磨筛分，得到镍钴锰酸锂产品。 优选方案如下: ( I )将铝箔打磨，浸泡，用去离子水清洗后，在氮气氛围下加热至225?255°C，保持4?6h ; (II)以步骤(I )中的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.15?0.25mol/L乙酸溶液为电解液,常温下,4.5?5.5V电压下，电化学抛光6?8min,取出，用去离子水清洗、干燥、备用，得到抛光过的铝箔； (III)以步骤(II)中抛光过的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.15?0.35mol/L酸为电解液,冰水浴，22?28V电压下，电化学氧化4?6h,得到电化学氧化后的铝箔； (IV )将步骤(III)电化学氧化后的铝箔取出、去离子水清洗、干燥之后置于酸的混合溶液中，在55?58°C下浸泡65?67min，得到一次氧化后的铝箔； ( V )以步骤(IV)中一次氧化后的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极,0.25?0.65mol/L酸为电解液,冰水浴，45?55V电压下，电化学氧化3?6h,得到二次氧化后的铝箔； ( VI )将步骤(V )中二次氧化后的铝箔置于5?6mL含有金属盐和磷酸的混合液中，在65?70°C下浸泡30?40min ;然后添加5?6mL的0.5mol/L磷酸溶液，在50?60°C下浸泡1?2h ;取出，用去离子水清洗，得到多孔氧化铝。 步骤(I )中所述铝箔采用砂纸打磨,并用丙酮或酒精浸泡15?30min。 步骤(III)和步骤(V )中所述的酸为酒石酸、磷酸或硫酸，步骤(III)与步骤(V)中所述的酸相同。 步骤(IV )中所述酸的混合溶液由乙酸和磷酸混合而成，酸的混合溶液中乙酸的浓度为0.5?lmol/L，磷酸的浓度为0.1?0.2mol/L，混合溶液用量为5?6mL。 步骤(V)所述酸的浓度为步骤(III)所述酸浓度的2倍；所述的电压为步骤(III)所述的电压的2倍。 步骤(VI)所述混合液中金属盐的浓度为0.15mol/L,磷酸的浓度为0.15mol/L,其中金属盐为铁盐、锌盐或锡盐。 步骤(2)所述的镍源为醋酸镍、氯化镍或硫酸镍，钴源为醋酸钴、氯化钴或硫酸钴，锰源为醋酸锰、氯化锰或硫酸锰，锂源为氢氧化锂；所述水的用量为220?260mL ;所述水溶液中镍源的浓度为2.2?2.6mol/L，钴源的浓度为0.3?2mol/L，锰源的浓度为2.2?2.6mol/L，锂源的浓度为2.2?2.6mol/L ;所述乙二醇与水的体积比为1:1。 步骤(3)所述浸泡条件:温度为45?50°C，浸泡时间为10?20min。 步骤(4)所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。 锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的形成经历了成核和生长两个阶段。镍钴锰酸锂晶核首先在氧化铝的孔上成核，然后镍钴锰酸锂晶体从晶核开始以氧化铝模板的垂直方向生长。氧化铝的孔径和一致性，决定了晶核的粒径和一致性，从而决定了由晶核生长的镍钴锰酸锂晶体的粒径和一致性。 对于锂离子电池正极，反应活性位点、锂离子和电子迁移扩散速率决定锂离子电池的电化学性能。反应活性位点越多，锂离子和电子迁移扩散速率越快，则锂离子电池的容量越大，放电倍率越高。溶胶-凝胶-模板法是一种制备粒径小、尺寸均匀的正极材料的方法。所用模板的孔径小且均匀，从模板孔径上生长的材料具有粒径小、尺寸均匀的特点。粒径小的材料，表面积大，因而反应活性位点较多。尺寸均匀的材料，颗粒间相互传递效率高，提高了锂离子和电子迁移扩散速率。因此，溶胶-凝胶-模板法可以提高锂离子电池正极材料的电化学性能。 相对于现有技术，本专利技术具有如下的优点: (1)本专利技术采用多孔氧化铝为模板，镍钴锰酸锂晶核能在多孔的氧化铝中均匀成核生长，因此镍钴锰酸锂粒径均匀，形貌结构一致。 (2)本专利技术采用氧化铝模板浸于溶胶，再烧结，重复数次的方法，有利于镍钴锰酸锂晶体负载生长在氧化铝模板上，解决氧化铝模板孔径太小，不利于晶体生长的问题。 (3)本专利技术制备的镍钴锰酸锂由于形貌结构一致性高，因而性能较好。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术作进一步的阐明，但本专利技术并不局限于具体实施例。 实施例1: 一种制备镍钴锰酸锂的方法，包括以下步骤: (1)首先制备多孔氧化铝； (2)将镍源、钴源、锰源和锂源按1.1:1.1:1.1:1的摩尔比溶于水中，随后，向水溶液中加入乙二醇，混合均匀后，在73°C下加热蒸发，形成溶胶； (3)将步骤(1)得到的多孔氧化铝浸泡于步骤(2)溶胶中，取出后，在820°C下烧结9h，再浸入溶胶，再烧结，如此重复6次，得到负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝； (4)将负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝浸入6mol/L碱性溶液中65min ； (5)过滤后，用水和乙醇清洗，蒸发结晶，然后球磨筛分，得到镍钴锰酸锂产品。 步骤(1)中所述的制备多孔氧化铝，包括以下步骤: ( I )将铝箔打磨，浸泡，用去离子水清洗后，在氮气氛围下加热至225°C，保持4h ； ( II )以步骤(I )中的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.15mol/L乙酸溶液为电解液，常温下，4.5V本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备镍钴锰酸锂的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)首先制备多孔氧化铝；(2)将镍源、钴源、锰源和锂源按(1.1～1.3)：(1.1～1.3)：(1.1～1.3)：1的摩尔比溶于水中，随后，向水溶液中加入乙二醇，混合均匀后，在73～78℃下加热蒸发，形成溶胶；(3)将步骤(1)得到的多孔氧化铝浸泡于步骤(2)溶胶中，取出后，在820℃～850℃下烧结9～10h，再浸入溶胶，再烧结，如此重复6～8次，得到负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝；(4)将负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝浸入6～8mol/L碱性溶液中65～70min；(5)过滤后，用水和乙醇清洗，蒸发结晶，然后球磨筛分，得到镍钴锰酸锂产品。
【技术特征摘要】
1.一种制备镍钴锰酸锂的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)首先制备多孔氧化铝； (2)将镍源、钴源、锰源和锂源按(1.1?1.3):(1.1?1.3):(1.1?1.3):1的摩尔比溶于水中，随后，向水溶液中加入乙二醇，混合均匀后，在73?78°C下加热蒸发，形成溶胶； (3)将步骤(I)得到的多孔氧化铝浸泡于步骤(2)溶胶中，取出后，在820°C?850°C下烧结9?10h，再浸入溶胶，再烧结，如此重复6?8次，得到负载镍钴锰酸锂的多孔氧化招; (4)将负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝浸入6?8mol/L碱性溶液中65?70min； (5)过滤后，用水和乙醇清洗，蒸发结晶，然后球磨筛分，得到镍钴锰酸锂产品。2.根据权利要求1所述的制备镍钴锰酸锂的方法，其特征在于:步骤(I)中所述的制备多孔氧化铝，包括以下步骤: (I )将铝箔打磨，浸泡，用去离子水清洗后，在氮气氛围下加热至225?255°C，保持4 ?6h ; (II )以步骤(I )中的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.15?0.25mol/L乙酸溶液为电解液,常温下,4.5?5.5V电压下，电化学抛光6?8min,取出，用去离子水清洗、干燥、备用，得到抛光过的铝箔； (III)以步骤(II)中抛光过的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.15?0.35mol/L酸为电解液,冰水浴，22?28V电压下，电化学氧化4?6h,得到电化学氧化后的铝箔； (IV)将步骤(III)电化学氧化后的铝箔取出、去离子水清洗、干燥之后置于酸的混合溶液中，在55?58°C下浸泡65?67min，得到一次氧化后的铝箔； (V)以步骤(IV)中一次氧化后的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.25?0.65mol/L酸为电解液,冰水浴，45?55V电压下，电化学氧化3?6h,得到二次氧化后的招猜； (VI)将步骤(V)中二次氧化后的铝箔置于5?6mL含有金属盐...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙琦，李岩，孙慧英，
申请(专利权)人：青岛乾运高科新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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