采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂电池正极材料技术领域，本发明专利技术涉及采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料及制备方法和应用。具体步骤为：将碱性溶液与金属离子溶液A、复合络合剂溶液B混合陈化反应后，得到沉淀；将得到的沉淀洗涤、干燥后得到(Ni

【技术实现步骤摘要】
采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂电池正极材料
，具体涉及采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]随着国家大力提倡绿色环保，电动汽车和混合动力汽车得到了迅猛发展，锂离子电池在高新
的应用日渐广阔，极大的促进了锂离子电池材料产业的发展。锂离子电池的电池性能及生产成本的关键因素取决于锂电池正极材料的选用。因此，寻找较理想的新型锂离子电池正极材料已成为国内外研究的热点。
[0004]四元层状Li(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.1
Al
0.1
)O2正极材料由于四种原子间的协同效应作用，比容量显著提升的同时材料成本明显降低，是一种经济且具有高比容量的新型储能材料。
[0005]目前，Li(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.1
Al
0.1
)O2正极材料的合成方法主要通过先合成含Ni、Co、Mn元素的前驱体再和Al2O3进行充分混合再在一定温度下烧结而成。传统工艺中Al元素并不能和Ni、Mn、Co元素进行有效均匀混合，造成Al元素在正极材料中分布不均匀，循环放电比容量和容量保持率差等。并且其它制造工艺影响正极材料的电化学性能。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料及制备方法和应用。
[0007]为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0008]第一方面，采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料的制备方法，具体步骤为：
[0009]将碱性溶液与金属离子溶液A、复合络合剂溶液B混合陈化反应后，得到沉淀；
[0010]将得到的沉淀洗涤、干燥后得到(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.1
Al
0.1
)(OH)2的氢氧化物前驱体；
[0011]将氢氧化物前驱体与锂盐混合烧结，烧结后得到锂离子电池正极材料Li(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.1
Al
0.1
)O2；
[0012]金属离子溶液A为含有镍盐、钴盐、锰盐、铝盐的金属离子溶液，复合络合剂溶液B中的复合络合剂为柠檬酸盐和谷氨酸盐。
[0013]在氢氧化物共沉淀过程中，由于不同金属离子的沉淀积常数差异较大因此需要合适的络合剂调节各金属阳离子的沉降速度。在传统的生产工艺常用氨水作为络合剂，但是氨水具有强烈的挥发性对生产设备提出更高的要求，同时对生产人员的身体健康也产生严重威胁，后期废水的处理成本也较高。因此，选取绿色环保的络合剂，控制pH值和温度，
使Ni、Mn、Co、Al元素同时共沉淀，以提高循环放电比容量和容量保持率。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，镍盐、钴盐、锰盐、铝盐为可溶性硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐中的一种。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，金属离子溶液A中金属阳离子的摩尔比满足Ni
2+
:Co
2+
:Mn
2+
:Al
3+
＝5
‑
8:1
‑
4:1:1；优选为6:2:1:1。金属离子溶液A中各金属阳离子的摩尔比对得到的锂离子电极材料的电化学性能。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，金属离子溶液A的浓度为1
‑
3mol/L，复合络合剂溶液B中各个络合剂溶液的总浓度为1
‑
3mol/L，金属离子溶液A中金属阳离子与复合络合剂的摩尔比为1:1
‑
1.5；优选为1:1.1。复合络合剂的摩尔含量根据金属阳离子的摩尔量调整。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种的混合物，碱性溶液的浓度为3
‑
6mol/L；优选为4mol/L。碱性溶液提供金属阳离子得到金属氢氧化物的环境。在一定的碱性条件下，有利于金属阳离子向氢氧化物转化。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，复合络合剂中柠檬酸盐和谷氨酸盐的摩尔比满足1：1.2
‑
1.6；优选为1：1.5。柠檬酸盐和谷氨酸盐之间满足一定的摩尔比，控制各金属阳离子的沉降速度。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，碱性溶液与金属离子溶液A、复合络合剂溶液B混合后的pH值为9.0
‑
11.0。pH值影响得到的电池正极材料的电池性能。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，陈化反应的温度为50
‑
80℃，陈化反应的时间为9
‑
20h；优选的，陈化温度为60℃，陈化时间为18
‑
20h。陈化反应的过程中，氢氧化物逐渐形成沉淀聚集在反应容器的底部。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂中的一种或几种的混合物。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，氢氧化物前驱体与锂盐的摩尔比为1:1
‑
1.1；优选为1:1.06。锂盐的摩尔量根据氢氧化物的摩尔量进行改变。使锂盐与(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.1
Al
0.1
)(OH)2反应结合，烧结之后得到Li(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.1
Al
0.1
)O2。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，烧结的过程包括预烧结和高温烧结，预烧结的温度为400
‑
600℃，预烧结的时间为6
‑
9h，预烧结过程的升温速率为4
‑
6℃/min，高温烧结的温度为700
‑
900℃，高温烧结的时间为9
‑
20h，预烧结过程的升温速率为1
‑
3℃/min；优选的，预烧结的温度为600℃，预烧结的时间为8h，预烧结过程的升温速率为5℃/min，高温烧结的温度为700
‑
900℃，高温烧结的时间为15
‑
16h，预烧结过程的升温速率为2℃/min。通过预烧结的过程，实现前驱的氧化，然后再通过高温烧结的过程，实现脱水反应。
[0024]第二方面，上述采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料的制备方法制备得到的锂离子电池正极材料。
[0025]第三方面，上述锂离子电池正极材料在锂离子电池领域中的应用。
[0026]本专利技术一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：具体步骤为：将碱性溶液与金属离子溶液A、复合络合剂溶液B混合陈化反应后，得到沉淀；将得到的沉淀洗涤、干燥后得到(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.1
Al
0.1
)(OH)2的氢氧化物前驱体；将氢氧化物前驱体与锂盐混合烧结，烧结后得到锂离子电池正极材料Li(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.1
Al
0.1
)O2；金属离子溶液A为含有镍盐、钴盐、锰盐、铝盐的金属离子溶液，复合络合剂溶液B中的复合络合剂为柠檬酸盐和谷氨酸盐。2.如权利要求1所述的采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：镍盐、钴盐、锰盐、铝盐为可溶性硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐中的一种。3.如权利要求1所述的采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：金属离子溶液A中金属阳离子的摩尔比满足Ni
2+
:Co
2+
:Mn
2+
:Al
3+
＝5
‑
8:1
‑
4:1:1；优选为6:2:1:1。4.如权利要求1所述的采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：金属离子溶液A的浓度为1
‑
3mol/L，复合络合剂溶液B的浓度为1
‑
3mol/L，金属离子溶液A中金属阳离子与复合络合剂的摩尔比为1:1
‑
1.5；优选为1:1.1。5.如权利要求1所述的采用共沉淀法改性锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种的混合物，碱性溶液的浓度为3
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：田崇旺，徐立鹏，周晓燕，陶晓东，刘昌存，王进，刘清超，张晓雯，郭安福，包春江，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：