本发明专利技术公开了一种锂离子电池电极活性物质前驱体碳酸锰镍，步骤是：A、将镍离子、锰离子摩尔比、摩尔数的二价镍盐和摩尔数的二价锰盐的混合物，用水溶解，配成A溶液；将摩尔量为上述二价镍盐和二价锰盐镍锰摩尔数总量的碳酸盐沉淀剂、及表面活性剂的混合物，分别依次加入水、助剂和溶剂，搅拌至碳酸盐沉淀剂及表面活性剂溶解，无固体沉淀、溶液透明，配成B溶液；B、在不断搅拌B溶液情况下，将A溶液注入B溶液，继续搅拌；C、将B步反应混合物离心分离，用水洗涤至无硫酸根或者碳酸根检出或洗出液、抽滤，干燥，得到碳酸锰镍前驱体。该材料形貌规则、粒径均一，合成原料丰富、低廉；合成步骤简便、设备简单、条件易控、反应时间短。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料
，更具体涉及一种锂离子电池电极活性物质前驱体碳酸锰镍。
技术介绍
外观形貌规则、粒径大小适宜、颗粒粒径分布均一，是高性能锂离子电池正极材料具有较好的加工性能的重要标志之一。工业制造锂离子二次电池正极所用的正极活性物质大都是LiCo02、LiMn204、LiNi0^化合物，或者以三种化合物为基础的相互掺杂改性的化合物，即所谓的二元材料(如 LiNixMn2 x04、LiCoxMn2 x04、LiNixCOl x02 LiNiQ.5Mn1.504等)或镍锰钴等金属氧化物及三元材料(如LiNixCoyMn2 x y04、LiNi1/3Co1/3Mn1/302等)等。现有技术合成的此类正极材料大多数为形貌各异、粒径不同的粉体。各种化合物作为锂离子电池正极材料都具有各自的优势和不足。这些锂离子电池正极材料或者合成这些正极材料的前驱物材料(如碳酸锰MnC03、碳酸钴CoC03、碳酸镍NiC03、草酸锰MnC204、草酸钴CoC204、草酸镍NiC204、二氧化猛Μη02或三氧化二猛Μη 203、三氧化二钴Co203、氧化镍Ni0/Ni02、氢氧化猛Μη (0Η) 2、氢氧化钴Co (0H) 3、氢氧化镍Ni (0H) 2以及其二元掺杂化合物等等)的现有合成方法主要有液相反应法、固相反应法两大类。其中液相法包括共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、热液(或水热)法以及流变相法合成技术等。正极材料的各种合成工艺过程，大多都经过先合成如碳酸盐、氢氧化物、氧化物等前驱物的步骤，再经过高温固相反应(文献多称为“煅烧”、“焙烧”、“高温反应”或“高温重结晶”等)最终合成而得到。纯粹的固相反应法是通过固体反应物，在高温条件下反应，直接合成得到相应的活性物质材料，无需前驱物步骤。如文献“锂离子正极材料锰酸锂掺杂改性研究”合成的材料为具有正八面体或近似正八面体形貌的尖晶石锰酸锂颗粒，得到的材料的颗粒大小分布不均，棱角尖锐，该材料容易刺破电池的隔膜造成短路(文献:锂离子正极材料锰酸锂掺杂改性研究，无极盈H，2012，44 (6):61-62)。固相合成方法反应温度高，通常在500?900°C之间，甚至高达1000?1100°C(如文献:Novel synthesis and electrochemical behav1r of layered LiNi0 5Mn0 502 , J.Alloys and Compounds:296 - 299.Combust1n-synthesized LiNi。6Mn。2Co。202as cathode material for lithium 1n batteries ? J.Alloys and Compounds，2014，609:143 - 149)，反应时间长，反应时间通常在24?36h及以上甚至更长达数天，而且合成的样品形貌为正八面体、近似八面体或多面体结构或者为不规则形体、结晶不完整，粒径(尺寸)不均一(文献:焙烧温度对锰酸锂结构及电化学性能影响研究u~\,无机盐工业，2012,44(7):31-46)0而所谓共沉淀法，一般具体步骤都是用共沉淀法合成活性物质的前驱物，再以前驱物为原料，经固相反应合成电池正极活性物质材料，但合成的材料大多为为较为颗粒粗大、不均一的球形颗粒或者多形颗粒集合体，且粒径不均一，粒径范围约多在0.5?15 μ m之间(文献:新型复合共沉淀法制备高能量/高功率锂离子二次电池用5V正极材料LiNiQ.5Mn1.504&其电化学性能，物理化学学报，2014,30(4):669-676 ;A high-powered concentrat1n-gradient Li (Ni0 85Co0 12 Mn0 03) 02 cathode material forlithium 1n batteries ,J.Power Sources, 2014，263:203-208 ;Co_precipitat1nsynthesis of Ni0 6Co0 2Mn0 2 (OH) 2 precursor and characterizat1n of LiNi0 6Co0 2 Mn0 202cathode material for secondary lithium batteries , Electrochimica Acta.2014，130: 82-89;湿化学法合成富锂和掺铝尖晶石型锰酸锂及其电性能的改善，无游//存学欢，2013，28 (3):337-340)。显然，该类方法不仅合成工艺步骤较为复杂，除了同样存在固相反应合成技术具有的共同的缺陷外，还同样存在合成的材料粒径不均一，形貌控制困难等不足。现有技术所合成的活性材料大多为正八面体形或类似正八面体形、类球形体、不规则形体的尖晶石结构的粉末，颗粒粒径也因具体方法及工艺参数的不同而差异较大，一般粒径从数百纳米到几十微米不等。溶胶-凝胶法虽然能合成颗粒微小的纳米级别的正极材料，但同样也是只能先合成前驱物，再经过高温固相反应，即将溶胶-凝胶法合成的干凝胶前驱物焙烧，可能还需进行后续处理，最后才能得到目标产物。溶胶-凝胶法工艺流程不仅十分繁杂，而且工艺参数(浓度、pH值、反应温度等)也十分难以严格控制，合成的材料的形貌通常(结合模板技术除外)也较难以较准确设计、预测和控制，粒径大小及分布也较不十分均一(如文献:ΙΑ.2Μηα540)α?3 Ni0.1302iV205核壳复合材料的制备及其电化学性能U\，无机材料学报，说认，收⑶:257-263 ;锂离子电池正极材料Li (Ni，Co，Μη)02的研究进展，化工新材料:21_23)，也较难以实现锂离子正极材料的工业化生产。微乳液法是在表面活性剂及助剂的辅助条件下，利用有机物作为溶剂即油相，与水混合形成W/0 (油包水)微乳液体系的共沉淀法的合成技术，微乳液法合成的首先也是锂离子正极材料或负极材料的前驱物，如文献:A new form of manganesecarbonate for the negative electrode of lithium-1on batteries {J.PowerSources, 2011，196:2863-2866)和文南犬:Surfactant-assisted microemuls1n approachof chrysanthemum-1 ike Co304 microspheres and their applicat1n in lithium-1onbattery , Solid State 1nics, 2013，231:63 - 68)等介绍的就是微乳液法合成锂离子电池电极材料前驱体碳酸猛和氧化钴的技术。文献“LiNi1/3Co1/3 Mn1/302 -GrapheneComposite as a Promising Cathode Lithium-1on Batteries ，，( ACS Appl.Mater.1nterfaces, 2011, 3: 2966 - 2972)也介绍了一种微乳液法，制备 LiNi1/3Co1/3Mn1/302&LiNi1/3Co1/3 Μ本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池电极活性物质前驱体碳酸锰镍，其制备步骤是：A、将镍离子、锰离子摩尔比为1:3～2:1、摩尔数分别1.0～50.0mmol的二价镍盐和摩尔数为3.0～100mmol的二价锰盐的混合物，用5～50mL水溶解，配成A溶液；将摩尔量为上述二价镍盐和二价锰盐镍锰摩尔数总量2.2～3.0倍的碳酸盐沉淀剂、及12～120mmol的表面活性剂的混合物，分别依次加入5～50mL水、5～50mL助剂和0.10～1.0L溶剂，搅拌至碳酸盐沉淀剂及表面活性剂溶解，无明显固体沉淀物、溶液透明或半透明，配成B溶液；B、在不断搅拌B溶液情况下，将A溶液在1～30分钟内，匀速注入B溶液，继续搅拌5～90分钟；C、将步骤B的反应混合物离心分离，用水洗涤至无硫酸根或者碳酸根检出或洗出液pH为6.8‑7.2、抽滤，得到灰白色、黄褐色或浅绿色固体沉淀，65～85℃干燥0.5～4小时，得到碳酸锰镍前驱体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨静，王祖静，郑霄，王晓，李必慧，王丽，杨海平，王锋，丁瑜，周环波，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。