溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法，包括如下步骤：(1)以无水乙醇作溶剂，将二水合乙酸锂、四水合乙酸镍、四水合乙酸钴和四水合乙酸锰溶解，加入二水合草酸，超声、搅拌至完全溶解，转移至反应釜中，在180‑220℃下加热18‑28h；(2)将步骤(1)获得的产物用无水乙醇洗涤、抽滤，烘干；(3)将步骤(2)中获得的固体升温至400‑500℃煅烧5‑7h，再升温至800‑1000℃煅烧10‑14h，得到高性能富锂正极材料。本发明专利技术的方法在整个过程中没有污染物产生，操作简单；得到的产品，放电比容量高，电化学性能好，材料粒度小且颗粒均匀。

Preparation of high performance lithium rich cathode materials by solvothermal method

The invention discloses a method of preparing high performance lithium rich cathode material by solvent heat method. The following steps are as follows: (1) using anhydrous ethanol as solvent, two hydrate lithium acetate, four hydrate nickel acetate, four hydrate cobalt acetate and four hydrate manganese acetate, adding two hydrate oxalic acid, ultrasonic and stirring to complete dissolving, transfer to reaction. In the cauldron, 18 28h was heated at 180 and 220 C; (2) the products obtained by step (1) were washed, filtered and dried with anhydrous ethanol. (3) the solid temperature obtained from the step (2) was heated to 400 and 500 C was calcined 5 7h, and then heated to 1000 C to calcined 10 14h, and the high energy lithium positive material was obtained. The method of the invention has no pollutants in the whole process, and the operation is simple; the products obtained have high discharge specific capacity, good electrochemical performance, small size of material and uniform particles.

【技术实现步骤摘要】
溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法
本专利技术涉及到一种溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法。
技术介绍
如今对于储能需求的不断提升，高能量密度的锂离子电池的研发起到了关键性作用。它具有高储能能力、良好的循环稳定性和环保性，是电动汽车和混合动力汽车的最主要的储能设备之一。然而目前的锂离子正极材料不能满足高能量密度的需求，因此，寻找制备方法简单且能够满足高能量密度需求的正极材料已成为一个十分重要的课题。在众多锂离子电池正极材料中，层状锂锰基氧化物，富锂正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2(x＝0.5)由于成本低，循环性能好，热稳定性好等优点，是一种很有吸引力的正极材料，当充电到高电位时，其理论放电比容量为250mAh/g，其容量几乎是常规LiCoO2电极的容量的两倍。富锂正极材料的制备方法众多，如共沉淀法、溶胶凝胶法、球磨法、聚合物热解法等。在众多制备方法中，以共沉淀法为例，需要在CSTR(连续搅拌反应釜)中，配合蠕动泵的使用同时控制加入沉淀剂和螯合剂的量，同时对pH值、温度和搅拌速度进行严格控制，以避免锰的氧化物的生成，得到均匀的球形颗粒产物。不仅是共沉淀法，其他方法均对设备具有一定的要求，再如聚合物热解法，需要在惰性气氛内制备，且反应放出大量热，会造成安全隐患，大量投入生产时会使成本大大提升。因此需要一种简单可行的制备富锂正极材料的方法，以实现对于高能量密度，高性能正极材料的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种简易、可实行的溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法。本专利技术的技术方案概述如下：一种溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法，包括如下步骤：(1)按比例，以50ml无水乙醇作溶剂，将3-8g二水合乙酸锂、1-2g四水合乙酸镍、1-2g四水合乙酸钴和4-8g四水合乙酸锰溶解，加入3-7g二水合草酸，超声、搅拌至完全溶解，转移至反应釜中，在180-220℃下加热18-28h；(2)将步骤(1)获得的产物用无水乙醇洗涤、抽滤，固体于80-100℃烘干；(3)将步骤(2)中获得的固体升温至400-500℃煅烧5-7h，再升温至800-1000℃煅烧10-14h，得到高性能富锂正极材料。步骤(1)优选为：按比例，以50ml无水乙醇作溶剂，将5g二水合乙酸锂、1.5g四水合乙酸镍、1.5g四水合乙酸钴和6g四水合乙酸锰溶解，加入5g二水合草酸，超声、搅拌至完全溶解，转移至反应釜中，在200℃下加热24h。步骤(2)优选为：将步骤(1)获得的产物用无水乙醇洗涤、抽滤，固体于90℃烘干。步骤(3)优选为：将步骤(2)中获得的固体升温至450℃煅烧6h，再升温至900℃煅烧12h，得到高性能富锂正极材料。本专利技术的方法在整个过程中没有污染物产生，步骤操作简单，投资成本低、效率高、投入生产应用性高；本专利技术方法制备得到的富锂正极材料，放电比容量高，电化学性能好，材料粒度小，颗粒均匀，在电化学领域应用前景好。附图说明图1为实施例3制备的高性能富锂正极材料的XRD图谱。图2为实施例3制备的高性能富锂正极材料的SEM图谱。图3为实施例3制备的高性能富锂正极材料在0.1C下的首次放电比容量曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，下面的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本专利技术，但并不对本专利技术作任何限制。实施例1一种溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法，包括如下步骤：(1)以50ml无水乙醇作溶剂，将3g二水合乙酸锂、1g四水合乙酸镍、1g四水合乙酸钴和4g四水合乙酸锰溶解，加入3g二水合草酸，超声、搅拌至完全溶解，转移至反应釜中，在180℃下加热28h；(2)将步骤(1)反应釜中获得的产物用无水乙醇洗涤、抽滤，将得到的固体产物置于烘箱中80℃下将无水乙醇完全烘干，得到干燥的固体；(3)将步骤(2)中获得的固体升温至400℃下煅烧7h，再升温至800℃下煅烧14h，得到高性能富锂正极材料。进行第一次实验后富锂正极材料的首次放电比容量为239mAh/g。实施例2一种溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法，包括如下步骤：(1)以50ml无水乙醇作溶剂，将8g二水合乙酸锂、2g四水合乙酸镍、2g四水合乙酸钴和8g四水合乙酸锰溶解，加入7g二水合草酸，超声、搅拌至完全溶解，转移至反应釜中，在220℃下加热18h；(2)将步骤(1)反应釜中获得的产物用无水乙醇洗涤、抽滤，将得到的固体产物置于烘箱中100℃下将无水乙醇完全烘干，得到干燥的固体；(3)将步骤(2)中获得的固体升温至500℃下煅烧5h，再升温至1000℃下煅烧10h，得到高性能富锂正极材料。进行第一次实验后富锂正极材料的首次放电比容量为254mAh/g。实施例3一种溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法，包括如下步骤：(1)以50ml无水乙醇作溶剂，将5g二水合乙酸锂、1.5g四水合乙酸镍、1.5g四水合乙酸钴和6g四水合乙酸锰溶解，加入5g二水合草酸，超声、搅拌至完全溶解，转移至反应釜中，在200℃下加热24h。(2)将步骤(1)反应釜中获得的产物用无水乙醇洗涤、抽滤，将得到的固体产物置于烘箱中90℃下将无水乙醇完全烘干，得到干燥的固体；(3)将步骤(2)中获得的固体产物升温至450℃下煅烧6h，再升温至900℃下煅烧12h，得到高性能富锂正极材料。进行第一次实验后富锂正极材料的首次放电比容量为272mAh/g。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法，其特征是包括如下步骤：(1)按比例，以50ml无水乙醇作溶剂，将3‑8g二水合乙酸锂、1‑2g四水合乙酸镍、1‑2g四水合乙酸钴和4‑8g四水合乙酸锰溶解，加入3‑7g二水合草酸，超声、搅拌至完全溶解，转移至反应釜中，在180‑220℃下加热18‑28h；(2)将步骤(1)获得的产物用无水乙醇洗涤、抽滤，固体于80‑100℃烘干；(3)将步骤(2)中获得的固体升温至400‑500℃煅烧5‑7h，再升温至800‑1000℃煅烧10‑14h，得到高性能富锂正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种溶剂热法制备高性能富锂正极材料的方法，其特征是包括如下步骤：(1)按比例，以50ml无水乙醇作溶剂，将3-8g二水合乙酸锂、1-2g四水合乙酸镍、1-2g四水合乙酸钴和4-8g四水合乙酸锰溶解，加入3-7g二水合草酸，超声、搅拌至完全溶解，转移至反应釜中，在180-220℃下加热18-28h；(2)将步骤(1)获得的产物用无水乙醇洗涤、抽滤，固体于80-100℃烘干；(3)将步骤(2)中获得的固体升温至400-500℃煅烧5-7h，再升温至800-1000℃煅烧10-14h，得到高性能富锂正极材料。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴尧，李文汭，
申请(专利权)人：天津丹兴科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津,12