一种LiZr制造技术

本发明专利技术提供一种LiZr

【技术实现步骤摘要】
一种LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池材料，尤其是一种LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应和高安全性能等优点，受到广泛地研究。目前商业化使用的正极材料主要是LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4和三元材料。LiCoO2属于层状结构的材料，具有工作电压高的优点，其理论比容量为274mAh/g，然而在实际应用中放电容量仅为145mAh/g。困于全球钴资源匮乏的现状，钴的价格居高不下导致生产成本的日益提高，且钴有毒不利于环境的保护。尖晶石型LiMn2O4材料具有工作电压高、放电平稳、价格低廉、环境友好等优点，理论比容量为148mAh/g，实际比容量也能达到120mAh/g，成为继LiCoO2之后备受广泛研究的材料。但是LiMn2O4材料循环性能不稳定，容量衰减迅速，是由于在充放电过程中Jahn-Teller效应引起的结构坍塌。橄榄石型LiFePO4放电比容量达到160mAh/g，具有原料来源丰富、放电平台平稳、安全性能高等优点。但是，LiFePO4合成过程中Fe2+易被氧化成Fe3+，且存在材料电导率和振实密度低等问题。由于纯的LiMO2(M＝Ni,Co,Mn)并不能满足对高比容量的需求，研究人员发现掺杂能有效提高材料的电化学性能。三元材料LiNixCoyMnzO2是LiMO2(M＝Ni,Co,Mn)三者的固溶体材料，其理论比容量高达275mAh/g，实际放电容量为200mAh/g，但是也面临合成工艺复杂，材料成本高，安全性能差等问题。富锂正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2是Li2MnO3和LiMO2的固溶体。其中Li2MnO3是岩盐结构，属于单斜晶系，空间群C2/m，而Li2MO2是α-NaFeO2层状结构，属于六方晶系，空间群R-3m，M＝Ni，Co，Mn。其中富锂正极材料中的过渡元素化合价分别为：Ni2+、Co3+和Mn4+。富锂层状结构的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2作为新型的锂离子电池正极材料，理论容量为250mAh/g，势必会成为下一代锂离子电池的正极材料的理想选择。但是，富锂材料也存在电子电导率低、倍率性能差、电压衰减和库伦效率低等缺陷，从而限制了其进一步发展和应用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的制备方法，本专利技术能够有效提高材料的大倍率充放电性能。本专利技术的技术方案为：一种LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的制备方法，所述的方法基于在活性物质中形成LiZr2(PO4)3包覆层，有利于提高材料的大倍率充放电性能；具体步骤如下：S1)、将原材料Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O混合，然后加入一定量的醋酸锂；S2)、随后加入适量的柠檬酸，并加入蒸馏水溶解；S3)、在50-100℃下水浴锅中搅拌，搅拌期间滴入适量的氨水使沉淀溶解，搅拌6-15小时后得到紫色凝胶，然后移至干燥箱内在60-90℃下干燥10-14小时得到干凝胶；S4)、将干凝胶移至管式炉中，在400-450℃下预烧4-6小时，待炉冷却后，取出后充分研磨蓬松的材料，再在700-900℃下煅烧8-12小时得到富锂材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2；S5)、按照重量百分比1wt.％-5wt.％对富锂材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2表面包覆LiZr2(PO4)3；S6)、将混合物移至管式炉中，在600-900℃下煅烧1-3小时得到不同LiZr2(PO4)3包覆量的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2富锂材料。优选的，步骤S1)中，所述的Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O按照Ni:Co:Mn摩尔比0.13:0.13:0.54混合，并且醋酸锂按照1.25mol加入。优选的，步骤S5)中，具体为：称取适量Li2CO3、Zr(NO3)4·5H2O和NH4H2PO4，与S4步骤制得的富锂材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2混合，并滴入少量蒸馏水，搅拌均匀后干燥混合物。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术采用溶胶-凝胶法合成Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2富锂材料颗粒小且分布均匀、形貌规则；2、本专利技术对Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2表面包覆LiZr2(PO4)3，提高了1C倍率充放电性能。附图说明图1为本专利技术实施例1-4所制备的LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的XRD图；图2为本专利技术实施例1所制备的LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的SEM图；图3为本专利技术实施例2所制备的LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的SEM图；图4为本专利技术实施例3所制备的LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的SEM图；图5为本专利技术实施例4所制备的LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的SEM图；图6为本专利技术实施例1-4所制备的LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料在1C倍率下的循环性能图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：实施例1本实施例提供一种LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的制备方法，包括以下步骤；S1)、将原材料Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O按照Ni:Co:Mn摩尔比0.13:0.13:0.54混合，然后加入1.25mol的醋酸锂；S2)、随后加入适量的柠檬酸，并加入蒸馏水溶解；S3)、在80℃下水浴锅中搅拌，搅拌期间滴入适量的氨水使沉淀溶解，搅拌12小时后得到紫色凝胶，然后移至干燥箱内在80℃下干燥12小时得到干凝胶；S4)、将干凝胶移至管式炉中，在450℃下预烧5小时，待炉冷却后，取出后充分研磨蓬松的材料，再在800℃下煅烧10小时得到富锂材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2；本实施例所述的富锂材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2未包覆磷酸锆锂，记为0wt.％LZP。本实施例制备的富锂材料的SEM图参见图2。实施例2本实施例提供一种LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的制备方法，包括以下步骤；S1)、将原材料Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O按照Ni:Co:Mn摩尔比0.13:0.13:0.54混合，然后加入1.25mol的醋酸锂；S2)、随后加入适量的柠檬酸，并加入蒸馏水溶解；S3)、在80℃下水浴锅中搅拌，搅拌期间滴入适量的氨水使沉淀溶解，搅拌12小时后得到紫色凝胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LiZr

【技术特征摘要】
1.一种LiZr2(PO4)3包覆的富锂材料的制备方法，其特征在于，所述的方法基于在活性物质中形成LiZr2(PO4)3包覆层，有利于提高材料的大倍率充放电性能；
具体步骤如下：
S1)、将原材料Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O混合，然后加入一定量的醋酸锂；
S2)、随后加入适量的柠檬酸，并加入蒸馏水溶解；
S3)、在50-100℃下水浴锅中搅拌，搅拌期间滴入适量的氨水使沉淀溶解，搅拌6-15小时后得到紫色凝胶；
S4)、将步骤S3)中的凝胶移至管式炉中，在700-900℃下煅烧8-12小时得到富锂材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2；
S5)、按照重量百分比1wt.％-5wt.％对富锂材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2表面包覆LiZr2(PO4)3；
S6)、将混合物移至管式炉中，在600-900℃下预烧1-3小时得到不同LiZr2(PO4)3包覆量的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2富锂材料。


2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌明，吴涛，叶嘉明，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东;44