一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池正极材料、锂离子电池等领域，具体涉及一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法，其中制备方法包括如下步骤：A、将锰化合物、镍化合物、钴化合物、锂化合物、银化合物及氧化剂混合充分研磨或球磨成反应混合物，并转移到反应釜中；B、用表面活性剂、有机烷烃、表面活性剂助剂和水混合制成微乳液；C、将微乳液加入到反应釜中，充分混合，密封，置于烘箱中反应；D、将C步反应后的混合物缓慢加入到酒精中，搅拌并过滤、过滤物用蒸馏水洗涤后，干燥，即得。优点为：颗粒粒径均一；颗粒粒径、形貌、银、钴、镍掺杂量等易于控制；可广泛地应用于各型锂离子等制造；工艺简单、成本低，易于规模化生产。易于规模化生产。易于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池正极材料、锂离子电池等领域，具体涉及一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是现代人类生活中应用最为广泛的电池之一。锂离子电池的制造原材料主要有正极活性物质(正极材料)、负极活性物质(负极材料)、电解液及正负极集流体、正负极粘接剂、导电剂等。在锂离子电池的制造成本中，正极活性物质所占的比重最高，通常在30～40％之间。可见正极材料对锂离子电池制造的重要性。
[0003]除了上述锂离子电池正极材料的制造成本因素外，锂离子电池的综合电化学性能也主要受到正极材料的限制。如锂离子电池容量、循环性能、倍率性能及安全性能等核心指标。可见，锂离子电池正极材料对于锂离子电池生产、应用的重要性。因此，锂离子电池正极材料的合成技术、材料的开发等成为相关技术研发的重点内容之一。
[0004]锂离子电池正极材料的种类繁多、合成方法及技术也较为丰富。见报道的正极材料主要包括如下四三大类。(1)Co、Ni、Mn基化合物及其掺杂改性型化合物，如LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiCo
x
Ni
y
Mn1‑
x
‑
y
O2、Li2Mn2O4、LiCo
x
Ni
y
Mn2‑
x
‑
y
O4，其中最典型、研究最多、最为成熟和应用最为广泛的是三元正极材料LiCo
x
Ni
y
Mn2‑
x
‑
y
O4。(2)磷酸、钒酸基化合物及其掺杂改性型化合物，如LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiMn
x
Fe1‑
x
PO4、LiV3O8、Li3V2(PO4)3。其中最具代表性、应用最广、技术最为成熟的是LiFePO4正极材料。(3)其它元素基型化合物及其掺杂改性型化合物，如LiMnBO3、LiFeBO3、LiNiBO3、LiCoBO3、Li2MnSiO4、Li2FeSiO4、Li2MnTiO4、LiNi
x
Co
y
Al1‑
x
‑
y
O2、LiNi
x
Mn
y
Zr1‑
x
‑
y
O2。
[0005]锂离子电池正极材料合成技术主要分为固相合成技术和液相合成技术两大类。固相合成技术主要采用高温固相反应，使用相应金属氧化、氢氧化物、碳酸盐、醋酸盐及金属有机化合物等为原料，经高温反应合成相应的正极材料。如三元化合物的LiCo
x
Ni
y
Mn2‑
x
‑
y
O4合成，通常以LiOH、CoCO3、MnO2、Ni(OH)2等为原料，球磨混合、压制成型后，在650～950℃温度条件下反应合成。LiFePO4正极材料通常利用Li2CO3、FeSO4·
7H2O、NH4H2PO4等为原料，球磨混合、压制成型，先低温350～450℃焙烧、再在Ar气气氛、650～950℃条件下固相反应合成。液相合成通常以金属盐为原料、以氢氧化钠及氨水为沉淀剂及配合试剂，先沉淀法制备氢氧化物前驱物，再经过高温固相反应合成相应的正极材料。液相法还包括微乳液法、水热法等技术。微乳液法技术流程较为复杂，目的在于控制合成正极材料的形貌、粒径等。微乳液法通常先合成特定形貌的碳酸盐或氢氧化物前驱体，再高温分解前驱体得到金属氧化为，最后用特定形貌的金属氧化为与氢氧化锂或氧化锂经固相反应，最终合成正极材料。水热法合成通常用相应原料在水热条件下反应制备锂离子电池正极材料，或水热制备前驱物，再用前驱物经固相反应合成正极材料。实际上，报道的很多液相合成技术是液相合成技术、固相合成技术的综合。此外，“流变相“合成技术通常用至少一种不溶反应物，反应物与少量
溶剂调至制成”流变相“，利用不溶反应物裂缝进一步破碎合成纳米材料的技术。
[0006]现有锂离子电池正极材料及现有合成技术都有各自的优点和不足。现有正极材料最主要的不足是倍率性能、循环性能较差，比容量不够高。现有合成技术最主要的不足是生产成本高，生产效率较低、合成材料的一致性较差等。如高温固相反应能耗高、反应时间较长，合成正极材料的一致性较差。水热合成技术、流变相合成技术的反应产率较低，生产效率低。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法，旨在提供一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]A、将每0.5～0.8摩尔锰化合物、0.05～0.15摩尔钴化合物、0.15～0.35摩尔镍化合物、含锂摩尔量为1.05～1.1摩尔的锂化合物、占锰、镍、钴摩尔总量0.01～0.08倍的银化合物固体(以下简称“化合物“)及1.05～1.2摩尔氧化剂混合充分研磨或球磨成反应混合物，将混合物转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中；
[0010]B、用12
‑
20g表面活性剂、180～250mL水、50～100mL表面活性剂助剂、100～150mL烷烃混合制成微乳液；
[0011]C、将B步骤的微乳液加入到A步骤的反应釜混合物中，混合均匀，密封，置于95～165℃的烘箱中反应12～36小时，冷却；
[0012]D、将C步反应后的混合物取出，用0.5L～1L酒精充分混合、洗涤，过滤，过滤固体物用蒸馏水洗涤至无硫酸根检出后，65～105℃干燥，即得。
[0013]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下更进一步的具体选择。
[0014]具体的，A步骤优选的锰化合物为硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰中的任一种或多种的混合。
[0015]具体的，A步骤优选的钴化合物为硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴中的任一种或多种的混合。
[0016]具体的，A步骤优选的镍化合物为硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍中的任一种或多种的混合。
[0017]具体的，A步骤优选的锂化合物为LiOH、Li2O、醋酸锂、硫酸锂、硝酸锂中的任一种或多种的混合。
[0018]具体的，A步骤优选的银化合物为AgNO3、AgF中的任一种或多种的混合。
[0019]具体的，A步骤优选的氧化剂为过二硫酸钾、过二硫酸钠、过二硫酸铵中的任一种。
[0020]具体的，B步骤优选的表面活性剂为CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、DTAB(十二烷基三甲基溴化铵)、SDS(十二烷基磺酸)、ABS(十二烷基苯磺酸)中的任一种或多种的混合。
[0021]具体的，B步骤优选的烷烃为环己烷、正庚烷、辛烷中的任一种。
[0022]具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A、将每0.5～0.8摩尔锰化合物、0.05～0.15摩尔钴化合物、0.15～0.35摩尔镍化合物、含锂摩尔量为1.05～1.1摩尔的锂化合物、银化合物及1.05～1.2摩尔氧化剂混合研磨或球磨成反应混合物，将混合物转移到反应釜中，其中，银化合物的摩尔量为锰、镍、钴摩尔总量的0.01～0.08倍；B、用12
‑
20g表面活性剂、180～250mL水、50～100mL表面活性剂助剂和100～150mL烷烃混合制成微乳液；C、将B步骤得到的微乳液加入到A步骤的反应釜中，混合均匀，密封，置于95～165℃的烘箱中反应12～36小时，冷却；D、将C步反应后的混合物取出、过滤，将过滤得到的固体用0.5L～1L酒精淋洗，接着用蒸馏水洗涤至无硫酸根检出后，65～105℃干燥，即得。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，A步骤的所述的锰化合物是硫酸锰、醋酸锰、硝酸锰中的任一种或多种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池银、钴和镍掺杂锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，A步骤的所述的镍化合物是硫酸镍、醋酸镍、硝酸镍中的任一种或多种的混合物。4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵双琪，邓帮君，周登伯，李慧，林定文，胡远强，丁先红，张文博，周环波，
申请(专利权)人：湖北宇电能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：