球形镍锰酸锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种球形镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括制备氧化镍锰前驱体，还包括制备：⑴将锂源和助熔剂组成的熔融盐锂源和所述氧化镍锰前驱体高速混合均匀，形成氧化镍锰前驱体配锂后的混合物；⑵将氧化镍锰前驱体配锂后的混合物烧结成烧结物；⑶将烧结物热处理，过筛，完成本发明专利技术球形镍锰酸锂正极材料的制备过程。本发明专利技术采用了将氧化镍锰前驱体和熔融盐锂源进行高温烧结，熔融盐锂源在高温烧结时形成的液相，制成镍锰酸锂材料的振实密度可达2.5g/cm3、比表面积小至0.3m2/g，从而降低了材料循环过程中Ni、Mn离子在电解液中的溶解，提高了材料电性能和循环稳定性能，改善了电极的可加工性能，适合于大规模商业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池正极材料
，特别是涉及一种球形镍锰酸锂正极材料的制备方法。
技术介绍
球形镍锰酸锂正极材料具有146.7mAh/g高的理论比能量和4.7V高的理论放电电压平台，并且具有环境友好和成本低廉的特点，因此其作为动力电池正极材料具有广泛的应用前景。目前公知的球形镍锰酸锂正极材料均采用固相法或液相共沉淀法。固相法虽然成本较低，但是镍锰元素难以均匀分布，并且高温烧结容易导致杂质相的生成，严重影响球形镍锰酸锂正极材料的容量和循环性能。液相共沉淀法制备的球形镍锰酸锂正极材料，虽然为球形形貌，但是结构松散，甚至可能生成中空结构，松散的结构存在材料振实密度低(一般为1.5-1.8g/cm3之间)和比表面积大(一般在1.5m2/g以上)的不足，从而导致电极加工性能和材料循环性能较差。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种容量和振实密度高，比表面积小，有效降低球形镍锰酸锂正极材料在循环过程中Ni、Mn离子在电解液中的溶解，具有电性能和循环稳定性能，电极可加工性能好，适合于大规模商业化生产的球形镍锰酸锂正极材料的制备方法。本专利技术包括如下技术方案：球形镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括制备氧化镍锰前驱体，其特点是：还包括以下制备步骤：⑴将锂源和助熔剂组成的熔融盐锂源和所述氧化镍锰前驱体高速混合均匀，形成氧化镍锰前驱体配锂后的混合物；⑵将所述氧化镍锰前驱体配锂后的混合物置于烧结炉中，以0.5-10℃/min的速度升温，在800-1000℃下恒温烧结6-20h，随炉自然冷却至室温，形成烧结物；⑶将所述烧结物置于烧结炉中，以0.5-5℃/min的速度升温，在600℃-850℃下热处理3-20h，随炉自然冷却至室温，过筛，完成本专利技术球形镍锰酸锂正极材料的制备过程。本专利技术还可以采用如下技术措施：所述锂源为LiOH、Li2CO3或LiOH和Li2CO3的混合物。所述助熔剂为LiCl、LiF、Li3PO4、B2O3、Li2O、MoO3中的一种或一种以上混合物。所述⑴中高速混合方式为高速搅拌混合或高速球磨混合。本专利技术具有的优点和积极效果：本专利技术采用了将氧化镍锰前驱体和熔融盐锂源进行高温烧结，熔融盐锂源在高温烧结时形成的液相，降低了镍锰酸锂的烧结温度，并增加了镍锰酸锂高温烧结时的传质速率，提高了镍锰酸锂材料的振实密度(可达2.5g/cm3)、晶粒长大效果和晶型完整度和放电比容量(1C克可达130-133mAh/g)，减小镍锰酸锂材料的比表面积(可至0.3m2/g)，从而降低了球形镍锰酸锂正极材料在循环过程中Ni、Mn离子在电解液中的溶解，提高了球形镍锰酸锂正极材料的电性能和循环稳定性能，改善了电极的可加工性能，适合于大规模商业化生产。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的球形镍锰酸锂正极材料SEM图；图2是目前公知对比例1制备的球形镍锰酸锂正极材料SEM图；图3是本专利技术实施例1和对比例1制备的球形镍锰酸锂正极材料室温循环对比曲线图；图4是本专利技术实施例1和对比例1制备的球形镍锰酸锂正极材料50℃高温循环对比曲线图。具体实施方式为能进一步公开本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，特例举以下实例详细说明如下。球形镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括制备氧化镍锰前驱体，其特点是：还包括以下制备步骤：⑴将锂源和助熔剂组成的熔融盐锂源和所述氧化镍锰前驱体高速混合均匀，形成氧化镍锰前驱体配锂后的混合物；⑵将所述氧化镍锰前驱体配锂后的混合物置于烧结炉中，以0.5-10℃/min的速度升温，在800-1000℃下恒温烧结6-20h，随炉自然冷却至室温，形成烧结物；⑶将所述烧结物置于烧结炉中，以0.5-5℃/min的速度升温，在600℃-850℃下热处理3-20h，随炉自然冷却至室温，过筛，完成本专利技术球形镍锰酸锂正极材料的制备过程。所述锂源为LiOH、Li2CO3或LiOH和Li2CO3的混合物。所述助熔剂为LiCl、LiF、Li3PO4、B2O3、Li2O、MoO3中的一种或一种以上混合物。所述⑴中高速混合方式为高速搅拌混合或高速球磨混合。实施例1：步骤1：按照镍：锰摩尔比为1:3，将硫酸镍和硫酸锰配制成总离子浓度为3.6mol/L的镍锰混合溶液；以氨碱摩尔量为0.2的配比，在4mol/L的碳酸钠溶液中加入氨水，作为粒度控制溶液；将镍锰混合溶液和粒度控制溶液以并流方式连续加到带搅拌反应釜中，反应釜的流速设定为300ml/min，搅拌速度为200r/min，反应温度为55℃，PH值为9，连续反应24-48h，形成物料；步骤2：将步骤1中形成的物料在压滤固液分离器中进行固液分离，分离出的固体材料洗涤至PH值为7.5后，在烘箱中进行120℃，15h的干燥，得到碳酸镍锰前驱体；步骤3：将步骤2中得到的碳酸镍锰前驱体置于烧结炉中于700℃分解10h，得到氧化镍锰前驱体；步骤4：按照LiMn1.5Ni0.5O4组份，按照将步骤3中制出的氧化镍锰前驱体和50％Li2CO3+47％LiOH+3％B2O3组成的熔融盐锂源置于高速混料机中混合均匀，形成氧化镍锰前驱体配锂后的混合物；步骤5：将步骤4制出的氧化镍锰前驱体配锂后的混合物置于烧结炉中，于930℃烧结15h，随炉自然冷却至室温，形成烧结物；步骤6：将步骤5制出的烧结物置于烧结炉中，于700℃热处理10h，随炉自然冷却至室温，过筛，完成本专利技术球形镍锰酸锂正极材料的制备过程。实施例2：步骤1：按照镍：锰摩尔比为1:3，将硫酸镍和硫酸锰配制成总离子浓度为4mol/L的镍锰混合溶液；以氨碱摩尔量为0.3的配比，在4mol/L的碳酸钠溶液中加入氨水，作为粒度控制溶液；将镍锰混合溶液和粒度控制溶液以并流方式连续加到带搅拌反应釜中，反应釜的流速设定为300ml/min，搅拌速度为200r/min，反应温度为60℃，PH值为8.5，连续反应24-48h，形成物料；步骤2：将步骤1中形成的物料在压滤固液分离器中进行固液分离，分离出的固体材料洗涤至PH值为7.5后，在烘箱中进行100℃，15h的干燥，得到碳酸镍锰前驱体；步骤3：将步骤2中得到的碳酸镍锰前驱体置于烧结炉中于650℃分解10h，得到氧化镍锰前驱体；步骤4：按照LiMn1.5Ni0.5O4组份，将步骤3中制出的氧化镍锰前驱体和...

【技术保护点】
球形镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括制备氧化镍锰前驱体，其特征在于：还包括以下制备步骤：⑴将锂源和助熔剂组成的熔融盐锂源和所述氧化镍锰前驱体高速混合均匀，形成氧化镍锰前驱体配锂后的混合物；⑵将所述氧化镍锰前驱体配锂后的混合物置于烧结炉中，以0.5‑10℃/min的速度升温，在800‑1000℃下恒温烧结6‑20h，随炉自然冷却至室温，形成烧结物；⑶将所述烧结物置于烧结炉中，以0.5‑5℃/min的速度升温，在600℃‑850℃下热处理3‑20h，随炉自然冷却至室温，过筛，完成本专利技术球形镍锰酸锂正极材料的制备过程。

【技术特征摘要】
1.球形镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括制备氧化镍锰前驱体，其特
征在于：还包括以下制备步骤：
⑴将锂源和助熔剂组成的熔融盐锂源和所述氧化镍锰前驱体高速混合
均匀，形成氧化镍锰前驱体配锂后的混合物；
⑵将所述氧化镍锰前驱体配锂后的混合物置于烧结炉中，以
0.5-10℃/min的速度升温，在800-1000℃下恒温烧结6-20h，随炉自然冷却
至室温，形成烧结物；
⑶将所述烧结物置于烧结炉中，以0.5-5℃/min的速度升温，在600℃-
850℃下热处理3-20h，随炉自然冷却至室温，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘攀，樊勇利，许国峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12