本发明专利技术公开了一种特殊形貌的电池正极材料前驱体，其制备步骤是：A、将镍离子、锰离子摩尔比一定的二价镍盐和二价锰盐的混合物，用水溶解，配成A溶液；将摩尔量为镍盐和锰盐镍锰量一定倍数的碳酸盐、表面活性剂的混合物，依次加入水、助剂和溶剂，搅拌至碳酸盐及表面活性剂溶解，即无沉淀、溶液透明或半透明，配成B溶液；B、将A液匀速注入B液，继续搅拌；C、将反应混合物离心分离，将沉淀用水洗涤至无硫酸根检出、抽滤、得碳酸锰镍，将碳酸锰镍焙烧，即得镍锰氧化物前驱体。该前驱体形貌特殊、粒径分布均一、镍锰摩尔比较易于控制，合成原料丰富、价格低廉；无环境污染，条件易于控制、设备简单、反应时间短。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料
，更具体涉及一种特殊形貌的电极活性物质前驱体镍锰氧化物。
技术介绍
锰氧化物、二氧化锰等广泛应用于锂离子电池、碱性锌锰电池正极材料或正极材料的制造。锰氧化物的外观形貌规则、粒径大小适宜、颗粒粒径分布均一，是高性能碱性锌锰电池正极材料、制备的锂离子电池正极材料，具有较好的加工性能的重要技术指标。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、LiNi02等化合物，或者以三种化合物为基础的相互掺杂改性的化合物，即所谓改性的二元材料(如LiNixMn2 x04、LiCoxMn2 x04、LiNixC0l x02、或镍锰钴等相互掺杂改性的金属氧化物即所谓的三元材料(如LiNixCoyMn2 x y04、LiNi1/3Co1/3Mn1/302等)、碱性锌猛电池正极材料二氧化锰、改性二氧化锰等。现有技术合成的此类正极材料大多数为形貌各异、粒径不同也不均一的粉体。各种化合物作为锂离子电池正极材料、碱性锌锰电池正极材料等都具有各自的优势，也存在明显的不足。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及改性猛氧化物等、三氧化二钴Co203、氧化镍NiΟ/Ni02、氢氧化猛Μη (0H) 2以及改性的猛氢氧化物等、氢氧化钴Co (OH) 3、氢氧化镍Ni (0H)2以及其二元掺杂化合物及多元掺杂化合物等等。这些材料的现有合成方法主要有:液相反应法、固相反应法、电解合成法等三大类。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、电解法等；固相反应法包括低温固相反应法和热分解法。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(如锰镍钴的氧化物、二氧化锰、电解二氧化锰)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”、“高温固相反应”或“高温重结晶反应”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，无极盆H，2012，44 (6):61-62)。固相反应反应温度高，通常在500?900°C之间，甚至高达1000?1100°C (如文献:Novel synthesis andelectrochemical behav1r of layered LiNi0 5Mn0 502 ，J.Alloys and Compounds,2008，449:296 - 299.Combust1n-synthesized LiNi0 6Mn0 2Co0 202 as cathode materialfor lithium 1n batteries , J.Alloys and Compounds,:143 - 149), ix.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，无极盈H，2012,44(7):31-46)0而所谓共沉淀法，一般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，但合成的颗粒为较为粗大、不均一的球形颗粒或者多形颗粒集合体，且粒径不均一，粒径范围约为0.5?15 μ??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 (Ni0.85Co0.12Mn0 03) 02 cathode material for lithium 1n batteries , J.Power Sources, 2014，263:203-208 ;Co_precipitat1n synthesis of Ni0 6Co0 2Mn0 2 (OH) 2 precursor andcharacterizat1n of LiNi0 6Co0 2 Mn0 202 cathode material for secondary lithiumbatteries ，Electrochimica Acta.2014, 130: 82-89 ;湿化学法合成富裡和惨招尖晶石型锰酸锂及其电性能的改善，无机材料学报，，^):337-340)o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，还同样存在粒径不均一，形貌控制困难等不足。合成的产物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，粒径因方法不同而差异较大，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，而且工艺参数也十分难以严格控制，合成的材料的形貌难以控制，粒径分布也较不十分均一(如文献:ΙΑ.2Μηα54 Co0.13Ni0.1302iV205核壳复合材料的制备及其电化学性能，无极####,2014,29(3) =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 manganese carbonate for the negativeelectrode of lithium-1on batteries (J.Power Sources, 2011，196:2863-2866)和文献:Surfactant-assisted microemuls1n approach of chrysanthemum-1 ike Co304microspheres and their applicat1n in lithium-1on battery ，Solid State1nics, 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 -Graphene Composite as a PromisingCathode Lithium-1on Batteries ，， ( ACS Appl.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种特征形貌的电极活性物质前驱体镍锰氧化物，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完全溶解，即无固体沉淀、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反应混合物离心分离，用水洗涤至无硫酸根或碳酸根检出或洗出液pH为6.8～7.2，抽滤，得到碳酸锰镍沉淀，将碳酸锰沉淀在350～550℃条件下，加热焙烧3～12h分解，自然冷却至室温，得到镍锰氧化物前驱体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨静，王祖静，项朗，李闯，李必慧，王锋，杨海平，王丽，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
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