富锂锰基正极材料的微波烧成方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池正极材料的制备领域，尤其涉及一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，包括以下步骤：S1.按摩尔比Li：Ni：Mn：Zr为1.5：0.3：0.7：0.01称取锂源、镍源、电解二氧化锰、锆源，加入质量百分含量为0.02～0.2％的分散剂，加水进行球磨，该浆料体系中固含量为85％～95％；S2.将球磨混合好的浆料使用微波加热35～65分钟，停止微波加热，并迅速降温，使材料形成固熔体，本发明专利技术采用氧化物微波加热方式进行烧成反应，能够显著缩短产品制备的时间，大大提高生产效率，同时改善材料低温性能差等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
富锂锰基正极材料的微波烧成方法
本专利技术属于锂离子电池正极材料的制备领域，尤其涉及一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法。
技术介绍
锂离子电池因具有高能量、高容量、体积小、重量轻、对环境友好等优点，自商品化以来，已经在移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式电子产品上得到了广泛应用，目前在电动汽车、航空航天及军用通讯设备等领域已逐步取代传统能源的供给。越来越广泛的需求对锂离子电池的温度特性有了更高的要求。在我国北方，电动汽车在冬季通常会遭遇-10℃以下的低温，许多军用设备也要求电源能在-20℃以下工作。而在低温环境，尤其是-20℃以下，锂离子电池的性能要远低于其常温性能。富锂锰基正极材料Li[Li(1-2x)/3NixMn(2-x)/3]O2是Li2MnO3与LiNi0.5Mn0.5O2所形成的固溶体，YoungSH的文章报道Li[Ni0.20Li0.20Mn0.60]O2在2.0～4.8V、20mA/g充放电下，材料的首次放电比容量达到288mAh/g，高压下呈现出很高的放电比容量，该材料还具有循环性能好等优点，是一种极具发展前景的锂离子电池正极材料。但是富锂锰基正极材料Li[Li(1-2x)/3NixMn(2-x)/3]O2同样存在电导率较低、低温性能较差等缺陷，这制约着其在电动汽车及航空航天等领域的应用，因此迫切需要对其进行低温性能改善，进一步推动其应用领域。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，采用氧化物微波加热方式进行烧成反应，能够显著缩短产品制备的时间，大大提高生产效率，同时改善材料低温性能差等缺陷。本专利技术提出的一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，包括以下步骤：S1.按摩尔比Li：Ni：Mn：Zr为1.5：0.3：0.7：0.01称取锂源、镍源、电解二氧化锰、锆源，加入质量百分含量为0.02～0.2％的分散剂，加水进行球磨，该浆料体系中固含量为85％～95％；S2.将球磨混合好的浆料使用微波加热35～65分钟，停止微波加热，并迅速降温，使材料形成固熔体。进一步的，所述步骤S2中，微波加热工艺为：首先升温至650℃，保温5分钟，然后升温至800～1100℃，保温30～60分钟。进一步的，所述步骤S2中，迅速降温是在大气环境下自然降温或通风降温，从反应温度降至600℃以下的时间为2小时以内。进一步的，所述锂源包括氧化锂、氢氧化锂、碳酸锂中的一种或多种。进一步的，所述镍源包括氧化镍、碳酸镍、硝酸镍中的一种或多种。进一步的，所述锆源包括氧化锆、氢氧化锆中的一种或两种。进一步的，所述分散剂包括柠檬酸铵、丙烯酸中的一种或两种。进一步的，所述步骤S1中，球磨时间为2～3小时，球体为氧化锆球。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：采用氧化物微波加热方式进行烧成反应，更加环保、经济，显著缩短了产品制备的时间，大大提高了生产效率，同时改善了材料低温性能差等缺陷，使材料适用于动力型电池的制造；添加的锆源除掺杂改性作用外，还是微波加热敏感物质，使微波加热效率大幅提升，整体能源消耗大幅下降；球磨后的浆料物质堆积密度高于正常固体材料堆积的密度，物质间隙较小，有利于物质反应发生。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1S1.取碳酸锂、氧化镍、二氧化锰及氢氧化锆，按Li：Ni：Mn：Zr摩尔比为1.5：0.3：0.7：0.01称取相应的重量，加入装有氧化锆球的球磨机中；S2.加入步骤S1中物料重量15％的去离子水，加入步骤S1中物料重量1％的柠檬酸铵，开动球磨机，球磨3小时，得到混合物浆料；S3.将步骤S2中的浆料直接加入待烧匣钵中，放置到微波加热炉中，升温至650℃，保温5分钟，然后升温至1050℃，保温40分钟，然后自然降温，即得到富锂锰基固熔体。实施例2S1.取碳酸锂、碳酸镍、二氧化锰及氢氧化锆，按Li：Ni：Mn：Zr摩尔比为1.5：0.3：0.7：0.01称取相应的重量，加入装有氧化锆球的球磨机中；S2.加入步骤S1中物料重量15％的去离子水，加入步骤S1中物料重量1％的柠檬酸铵，开动球磨机，球磨3小时，得到混合物浆料；S3.将步骤S2中的浆料直接加入待烧匣钵中，放置到微波加热炉中，升温至650℃，保温5分钟，然后升温至1000℃，保温40分钟，然后自然降温，即得到富锂锰基固熔体。综上所述，本专利技术采用氧化物微波加热方式进行烧成反应，更加环保、经济，显著缩短了产品制备的时间，大大提高了生产效率，同时改善了材料低温性能差等缺陷，使材料适用于动力型电池的制造；添加的锆源除掺杂改性作用外，还是微波加热敏感物质，使微波加热效率大幅提升，整体能源消耗大幅下降；球磨后的浆料物质堆积密度高于正常固体材料堆积的密度，物质间隙较小，有利于物质反应发生。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，并不用于限制本专利技术，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.按摩尔比Li：Ni：Mn：Zr为1.5：0.3：0.7：0.01称取锂源、镍源、电解二氧化锰、锆源，加入质量百分含量为0.02～0.2％的分散剂，加水进行球磨，该浆料体系中固含量为85％～95％；S2.将球磨混合好的浆料使用微波加热35～65分钟，停止微波加热，并迅速降温，使材料形成固熔体。

【技术特征摘要】
1.一种富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.按摩尔比Li：Ni：Mn：Zr为1.5：0.3：0.7：0.01称取锂源、镍源、电解二氧化锰、锆源，加入质量百分含量为0.02～0.2％的分散剂，加水进行球磨，该浆料体系中固含量为85％～95％；S2.将球磨混合好的浆料使用微波加热35～65分钟，停止微波加热，并迅速降温，使材料形成固熔体。2.根据权利要求1所述的富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于：所述步骤S2中，微波加热工艺为：首先升温至650℃，保温5分钟，然后升温至800～1100℃，保温30～60分钟。3.根据权利要求2所述的富锂锰基正极材料的微波烧成方法，其特征在于：所述步骤S2中，迅速降温是在大气环境下...

【专利技术属性】
技术研发人员：马岩华，赵春阳，钱飞鹏，李佳军，陈益平，
申请(专利权)人：无锡晶石新型能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32