一种复合型锂电池正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合型锂电池正极材料的制备方法，乙酸锂、乙酸镍、乙酸锰、乙酸铵、Ca5(PO4)3F改性纳米材料作为主要原料，以焦磷酸钙、氟化钙、碳酸钙等为原料,通过配方设计和固相反应烧结工艺,采用微波辅助造孔技术,在较低的温度下制备纯度高、比表面较大的多孔Ca5(PO4)3F改性纳米材料；利用其优良的导电性能,提高电极材料的倍率性能和导电率，本发明专利技术制备的锂电池材料既能保持较高的能量密度,又能显著改善锂电池的循环性能以及使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型锂电池正极材料的制备方法
本专利技术涉及一种复合型锂电池正极材料及其制备方法,属于电池材料领域。
技术介绍
新能源行业是目前全球改善能源短缺及环境保护的一个重要发展方向。锂离子电池由于具有高的工作电压,且无记忆效应、自放电小、能量密度大和循环寿命长的优点,受到广泛的关注。目前锂离子电池主要朝高能量密度、低生产成本、高安全方向发展；目前商业化的锂离子正极材料主要是以磷酸铁锂、三元材料以及锰酸锂等为主,其中锰酸锂电池循环寿命短且高温环境下循环寿命更差,而三元材料作为动力电池存在安全性问题。近来,磷酸铁锂锂离子电池正极材料由于其高的放电容量,优异的安全性能,以及良好的循环性能等优点成为了当今研究的热点。三元正极材料前驱体的生产主要采用镍钻锰硫酸盐为原料,生产成本高,因此,有必要提供一种工艺简单、能耗低、应用范围广、环保、原材料来源丰富并具有优异电化学性能的锂电池正极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂电池纳米复合材料的制备方法，使用电池材料能有效提高电解液的扩散渗透,提高电子离子传输效率,有效改善了正极材料的循环和倍率性能。一种复合型锂电池正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1、按摩尔比1:0.8:0.6称量乙酸锂、乙酸镍、乙酸锰，在微加热以及搅拌下，用去离子水溶解配成溶液A，按乙酸锂和乙酸铵摩尔比1:2.5称量乙酸铵，在微加热以及搅拌下用去离子水溶解乙酸铵配成溶液B；步骤2、将溶液B用作底液，在高速搅拌的条件下，将溶液A往溶液B中滴加。滴加完之后，继续搅拌半个小时，然后静置2h，使得沉淀完全。倒去上层清液，放入的鼓风干燥箱中过夜干燥。再加入干燥物总质量60%的LiOH研磨。为了除去样品中的有机物，在空气氛、450℃下预烧，制得前驱体粉末。步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比2:5，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。所述的Ca5(PO4)3F改性纳米材料制备方法如下：步骤1、取25份焦磷酸钙、13份氟化钙、8份碳酸钙,混合得混合料,加入35份无水乙醇在行星式球磨机中球磨3小时,再将球磨后的物料在100℃温度下烘干8小时,制得烘干的粉料；步骤2、将烘干的粉料装入钢制模具中,在液压机上压制成型,得到成型块体；再将成型块体放入箱式电阻炉中,在温度800℃下,锻烧6小时,得到锻烧后的Ca5(PO4)3F；步骤3、将锻烧后的Ca5(PO4)3F研磨50分钟,再先后用150目、400目的筛子进行筛分后,150目的筛下料与400目的筛上料即为制得的Ca5(PO4)3F粉体；步骤4、在100份Ca5(PO4)3F粉体中加入80份质量浓度为20%的聚乙二醇水溶液和35份质量浓度为40%的过氧化氢水溶液,搅拌10分钟,得混合料；步骤5、将上述混合浆料倒入玻璃容器内,将该玻璃容器放入微波炉中进行微波辅助造孔再将微波辅助造孔后的混合料加入至滤纸模具中,在80℃的温度烘干12小时,即制得多孔Ca5(PO4)3F改性纳米材料。有益效果：本专利技术制备的电池材料以焦磷酸钙、氟化钙、碳酸钙等为原料,通过配方设计和固相反应烧结工艺,采用微波辅助造孔技术,在较低的温度下制备纯度高、比表面较大的多孔Ca5(PO4)3F改性纳米材料；利用其优良的导电性能,提高电极材料的倍率性能和导电率。同时,其独特的二维结构,可以对纳米材料进行负载,包覆,编织,从而形成疏松的网状结构,这种结构既可以缓冲材料在充放电过程中的体积膨胀,又可以防止材料在充放电过程中的聚集,从而提高循环性能，使得锂电池正极材料具有容量高、循环稳定性好的特点。具体实施方式实施例1一种复合型锂电池正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1、按摩尔比1:0.8:0.6称量乙酸锂、乙酸镍、乙酸锰，在微加热以及搅拌下，用去离子水溶解配成溶液A，按乙酸锂和乙酸铵摩尔比1:2.5称量乙酸铵，在微加热以及搅拌下用去离子水溶解乙酸铵配成溶液B；步骤2、将溶液B用作底液，在高速搅拌的条件下，将溶液A往溶液B中滴加。滴加完之后，继续搅拌半个小时，然后静置2h，使得沉淀完全。倒去上层清液，放入的鼓风干燥箱中过夜干燥。再加入干燥物总质量60%的LiOH研磨。为了除去样品中的有机物，在空气氛、450℃下预烧，制得前驱体粉末。步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比2:5，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。所述的Ca5(PO4)3F改性纳米材料制备方法如下：步骤1、取25份焦磷酸钙、13份氟化钙、8份碳酸钙,混合得混合料,加入35份无水乙醇在行星式球磨机中球磨3小时,再将球磨后的物料在100℃温度下烘干8小时,制得烘干的粉料；步骤2、将烘干的粉料装入钢制模具中,在液压机上压制成型,得到成型块体；再将成型块体放入箱式电阻炉中,在温度800℃下,锻烧6小时,得到锻烧后的Ca5(PO4)3F；步骤3、将锻烧后的Ca5(PO4)3F研磨50分钟,再先后用150目、400目的筛子进行筛分后,150目的筛下料与400目的筛上料即为制得的Ca5(PO4)3F粉体；步骤4、在100份Ca5(PO4)3F粉体中加入80份质量浓度为20%的聚乙二醇水溶液和35份质量浓度为40%的过氧化氢水溶液,搅拌10分钟,得混合料；步骤5、将上述混合浆料倒入玻璃容器内,将该玻璃容器放入微波炉中进行微波辅助造孔再将微波辅助造孔后的混合料加入至滤纸模具中,在80℃的温度烘干12小时,即制得多孔Ca5(PO4)3F改性纳米材料。实施例2步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比2:3，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。其余步骤同实施例1。实施例3步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比2:1，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。其余步骤同实施例1。实施例4步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比2:7，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。其余步骤同实施例1。实施例5步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比2:9，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。其余步骤同实施例1。实施例6步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比5:1，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。其余步骤同实施例1。实施例7步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比4:1，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。其余步骤同实施例1。实施例8步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比3:1，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型锂电池正极材料的制备方法，其特征在于,该方法包括以下步骤：步骤1、按摩尔比1:0.8:0.6称量乙酸锂、乙酸镍、乙酸锰，在微加热以及搅拌下，用去离子水溶解配成溶液A，按乙酸锂和乙酸铵摩尔比1:2.5称量乙酸铵，在微加热以及搅拌下用去离子水溶解乙酸铵配成溶液B；步骤2、将溶液B用作底液，在高速搅拌的条件下，将溶液A往溶液B中滴加；滴加完之后，继续搅拌半个小时，然后静置2h，使得沉淀完全，倒去上层清液，放入的鼓风干燥箱中过夜干燥；再加入干燥物总质量60%的LiOH研磨，为了除去样品中的有机物，在空气氛、450℃下预烧，制得前驱体粉末；步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比2:5，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种复合型锂电池正极材料的制备方法，其特征在于,该方法包括以下步骤：步骤1、按摩尔比1:0.8:0.6称量乙酸锂、乙酸镍、乙酸锰，在微加热以及搅拌下，用去离子水溶解配成溶液A，按乙酸锂和乙酸铵摩尔比1:2.5称量乙酸铵，在微加热以及搅拌下用去离子水溶解乙酸铵配成溶液B；步骤2、将溶液B用作底液，在高速搅拌的条件下，将溶液A往溶液B中滴加；滴加完之后，继续搅拌半个小时，然后静置2h，使得沉淀完全，倒去上层清液，放入的鼓风干燥箱中过夜干燥；再加入干燥物总质量60%的LiOH研磨，为了除去样品中的有机物，在空气氛、450℃下预烧，制得前驱体粉末；步骤3、将上述制得的前驱体粉末与Ca5(PO4)3F改性纳米材料按质量比2:5，2Mpa进行复合压片，置于马弗炉、空气氛下、900℃烧结24h制得多孔锂电池纳米正极材料。2.权利要求1所述一种复合型锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的Ca5(PO4)3F改性纳米材料制备方法如下：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：新沂市中诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32