一种锂离子电池层状正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池层状正极材料及其制备方法,该制备方法包括如下步骤：A1、用去离子水将镍盐、钴盐、锰盐和锂盐进行溶解，配制成混合金属盐溶液；A2、将8-羟基喹啉溶于有机醇溶液中，配制成8-羟基喹啉溶液；A3、搅拌状态下，将混合金属盐溶液和8-羟基喹啉溶液进行混合，搅拌1-10h后，得到混合溶液；A4、将得到的混合溶液加热搅拌，蒸发溶剂，制得前驱体；B、将前驱体进行预烧结处理，冷却后研磨，然后再进行高温烧结处理，冷却后得到锂离子电池层状正极材料。本发明专利技术制得的锂离子电池层状正极材料结构稳定性好，充放电比容量高，循环性能和倍率性能优良，具有良好的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及。
技术介绍
锂离子电池因其具有能量高、电压高、寿命长、无记忆效应、安全性能好、无污染、性价比好、高能量密度等显著的优点，被广泛应用到手机、数码产品等消费品电池领域和新能源汽车用电池等动力电池领域。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，极大影响锂离子电池的性能。因此对锂离子电池正极材料的研究成为锂离子电池研究领域的热点之一。层状正极材料是目前商业电池常采用的主要材料。层状正极材料常用的制备方法固相法、溶胶凝胶法和传统共沉淀法。固相法得到产物组分不精确、所需煅烧温度较高，且产物形貌不容易控制，不利于通过合成来控制产物电化学性能；溶胶凝胶法虽能达到原料原子级别混合，但形成凝胶和烘干时间较长，导致合成周期较长，同时前驱体与产物体积变化较大，不利于生产设计；传统共沉淀法虽能控制产物达到一定的形貌和尺寸，但受PH值、保护气氛影响较大，且多次抽滤清洗、烘干，再与锂盐研磨混合等步骤，影响因子复杂且步骤繁多不利于生产和影响生产成本。所以，探寻一种简便、快捷制备具有高比容量、高倍率性能、优秀循环能力且适合商业化生产的层状正极材料方法，具有重要意义。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池层状正极材料的制备方法，该制备方法工艺简单、成本较低，所需温度不高，材料的形貌和尺寸比较容易控制，合成周期短，可大规模生产。本专利技术的另一目的在于提供一种锂离子电池层状正极材料，该锂离子电池层状正极材料结构稳定性好，充放电比容量高，循环性能和倍率性能优良，具有良好的电化学性會K。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种锂离子电池层状正极材料的制备方法，包括如下步骤: A、前驱体制备: Al、用去离子水将镍盐、钴盐、锰盐和锂盐进行溶解，配制成总离子浓度为0.01-5mol/L的混合金属盐溶液； A2、将8-羟基喹啉溶于有机醇溶液中，配制成摩尔浓度为0.01-5mol/L的8-羟基喹啉溶液； A3、搅拌状态下，将混合金属盐溶液和8-羟基喹啉溶液进行混合，搅拌1-1Oh后，得到混合溶液； A4、将得到的混合溶液加热搅拌，蒸发溶剂，制得前驱体； B、目标广物制备: 将前驱体进行预烧结处理，冷却后研磨，然后再进行高温烧结处理，冷却后得到锂离子电池层状正极材料。优选的，所述步骤A3中，混合金属盐溶液和8-羟基喹啉溶液混合有三种方式:将混合金属盐溶液放入反应容器内，再加入8-羟基喹啉溶液；或者，将8-羟基喹啉溶液置于反应容器内，再加入混合金属盐溶液；或者，将8-羟基喹啉溶液和混合金属盐溶液同时滴入反应容器内。优选的，所述步骤Al中，镍盐包括醋酸镍、硝酸镍、氯化镍和硫酸镍中的至少一种。优选的，所述步骤Al中，钴盐包括醋酸钴、硝酸钴、氯化钴和硫酸钴中的至少一种。优选的，所述步骤Al中，锰盐包括醋酸锰、硝酸锰、氯化锰和硫酸锰中的至少一种。优选的，所述步骤Al中，锂盐包括醋酸锂、硝酸锂、氯化锂和硫酸锂中的至少一种。优选的，所述步骤A2中，有机醇溶液包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的至少一种。所述步骤A4中，加热温度为50-100°C，加热采用油浴装置、水浴装置、沙浴装置或磁力加热搅拌装置。优选的，所述步骤B中，预烧结的温度为250-500°C，时间为0.5_9h。优选的，所述步骤B中，高温烧结的温度为700-1000°C，时间为2_24h。—种根据上述所述的制备方法制得的锂离子电池层状正极材料，所述锂离子电池层状正极材料的化学式为:Li (NilxyCoxMny)O2，其中，O彡X彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡I。本专利技术的有益效果在于:本专利技术的制备方法通过采用Ni2+、Mn2+、Co2+和Li +几种金属离子与8-羟基喹啉螯合形成难溶物，使得前驱体中各元素的含量和配比能够比较精确地受到控制，非常有利于提高材料的结构稳定性和充放电比容量。本专利技术的制备方法通过采用直接将锂源与Ni2+、Mn2+、Co2+盐共同沉淀，且采用直接蒸发溶剂法，节省了工艺，缩短了合成周期，有利于批量化生产。本专利技术的制备方法工艺简单、成本较低，所需温度不高，材料的形貌和尺寸比较容易控制，合成周期短，可大规模生产。本专利技术的锂离子电池层状正极材料结构稳定性好，充放电比容量高，具有良好的电化学性能；采用本专利技术的锂离子电池层状正极材料制得的锂离子电池在2.6-4.8V，20mA/g电流密度下首次放电比容量达到190.5mAh/g，经过50次循环放电比容量维持在164.7mAh/g0【附图说明】图1是本专利技术实施例1制得的锂离子电池层状正极材料的首次充放电性能图。图2是本专利技术实施例1制得的锂离子电池层状正极材料的循环性能曲线图。【具体实施方式】为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-2对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。实施例1 一种锂离子电池层状正极材料的制备方法，包括如下步骤: A、前驱体制备: Al、用去离子水10mL将醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰和醋酸锂按金属离子摩尔比0.5:0.2:0.3:1进行溶解，配制成总离子浓度为0.2mol/L的混合金属盐溶液； A2、将8-羟基喹啉溶于乙醇中，配制成摩尔浓度为lmol/L的8-羟基喹啉溶液； A3、搅拌状态下，将混合金属盐溶液和8-羟基喹啉溶液进行混合，搅拌2h后，得到混合溶液； A4、将得到的混合溶液加热搅拌，蒸发溶剂，制得前驱体； B、目标广物制备: 将前驱体进行预烧结处理，冷却后研磨，然后再进行高温烧结处理，冷却后得到锂离子电池层状正极材料。所述步骤A3中，将混合金属盐溶液放入反应容器内，再加入8-羟基喹啉溶液。所述步骤A4中，加热温度为80°C，加热采用水浴装置。所述步骤B中，预烧结的温度为300 0C，时间为6h。所述步骤B中，高温烧结的温度为900 0C，时间为12h。—种根据上述所述的制备方法制得的锂离子电池层状正极材料，所述锂离子电池层状正极材料的化学式为:Li (Nia5Coa2Mna3) O2。从图1-2可以看出，采用本专利技术的锂离子电池层状正极材料制得的锂离子电池在2.6-4.8V，20mA/g电流密度下首次放电比容量达到190.5mAh/g，经过50次循环放电比容量维持在 164.7mAh/g。实施例2 一种锂离子电池层状正极材料的制备方法，包括如下步骤: A、前驱体制备: Al、用去离子水10mL将硝酸镍、硝酸钴、硝酸锰和硝酸锂按金属离子摩尔比0.5:0.2:0.3:1进行溶解，配制成总离子浓度为0.01mol/L的混合金属盐溶液； A2、将8-羟基喹啉溶于甲醇中，配制成摩尔浓度为0.01mol/L的8-羟基喹啉溶液； A3、搅拌状态下，将混合金属盐溶液和8-羟基喹啉溶液进行混合，搅拌Ih后，得到混合溶液； A4、将得到的混合溶液加热搅拌，蒸发溶剂，制得前驱体； B、目标广物制备: 将前驱体进行预烧结处理，冷却后研磨，然后再进行高温烧结处理，冷却后得到锂离子电池层状正极材料。所述步骤A3中，将8-羟基喹啉溶液置于反应容器内，再加入混合金属盐溶液。所述步骤A4中，加热温度为50°C，加热采用油浴装置。所述步骤B中，预烧结的温度为250 °C，时间为9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：A、前驱体制备：A1、用去离子水将镍盐、钴盐、锰盐和锂盐进行溶解，配制成总离子浓度为0.01‑5mol/L的混合金属盐溶液；A2、将8‑羟基喹啉溶于有机醇溶液中，配制成摩尔浓度为0.01‑5mol/L的8‑羟基喹啉溶液；A3、搅拌状态下，将混合金属盐溶液和8‑羟基喹啉溶液进行混合，搅拌1‑10h后，得到混合溶液；A4、将得到的混合溶液加热搅拌，蒸发溶剂，制得前驱体；B、目标产物制备：将前驱体进行预烧结处理，冷却后研磨，然后再进行高温烧结处理，冷却后得到锂离子电池层状正极材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜陈强，宋晓娜，张新河，屈德扬，郑新宇，李中延，唐致远，
申请(专利权)人：东莞市迈科科技有限公司，东莞市迈科新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44