一种锂离子电池纳米正极材料LiCoC*的制备方法技术

本发明专利技术是一种锂离子电池纳米正极材料ＬｉＣｏＯ↓［２］的制备方法，其特点是将锂化合物与钴化合物以１．０－１．２∶１的摩尔比混合，使用球磨机研磨，在５５０－７５０℃温度下焙烧１０－２４小时，研磨后得到纳米ＬｉＣｏＯ↓［２］粉。该方法制备的ＬｉＣｏＯ↓［２］材料具有优良的循环性能和小的颗粒尺寸，其颗粒大小为５０－２００ｎｍ，而且制备工艺简单。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池纳米正极材料LiCoO2粉的制备方法。目前，绝大多数的电池生产厂家主要使用LiCoO2作为正极材料。LiCoO2属于一层状化合物，与LixNiO2和Li1+xMnO2相比较，具有稳定的结构、高的放电平台和能量密度以及循环稳定性。传统的LiCoO2制备方法是采用高温烧结生产。Thomas，M.G.S.R.等人，以碳酸锂与碳酸钴(或氧化钴)以适当比例研磨，在600℃烧12小时后，再在900℃以上高温烧结24小时而成。该方法制备样品的电化学性能不稳定，电池容量不高，其主要原因是高温烧结后，锂会发生损失，导致计量比变化；唐致远等人的专利技术专利申请(公开号为CN241823A)，通过两步合成方法制备LiCoO2。该方法由于采用分步焙烧，而且在一定压力下，压制成片，工艺较复杂。上述这些方法合成的材料，颗粒尺寸较大(几个至几十个μm)，比表面积小，有时会导致材料接触不良。本专利技术的目的是改进现有技术中的缺点，采用简单方便的合成工艺制备出具有高比容量和优良循环性能的纳米LiCoO2粉。本专利技术的主要技术方案将锂化合物与钴化合物以一定计量的摩尔比混合，使用球磨机研磨，在550-750℃温度下焙烧，即得到LiCoO2超细粉。本专利技术的制备方法包括以下步骤一种锂离子电池纳米正极材料LiCoO2粉的制备方法，其特征在于制备过程包括(1)将锂化合物和钴化合物原料以1.0-1.2∶1的摩尔比混合，然后在研磨机中研磨混合均匀，(2)步骤(1)混合均匀的原料，在550-750℃的温度下焙烧10-20小时，冷却至室温，(3)将步骤(2)焙烧后冷却的样品在球磨机中研磨，即得到纳米粉产品。本专利技术所用的原料锂化合物和钴化合物不含结晶水时，步骤(1)研磨时需加入一定量的添加剂，目的是提高其反应速度和使反应物混合均匀；所述的添加剂为工业酒精，其加入量为锂化合物和钴化合物原料重量的5-10％；如果锂化合物和钴化合物含结晶水则可直接研磨。本专利技术所用的锂化物为氢氧化锂或硝酸锂。本专利技术所用的钴化物选自无水硝酸钴、六水硝酸钴、无水醋酸钴、四水醋酸钴、草酸钴和氢氧化钴中的任一种。本专利技术所述的研磨机为已知的机械研磨设备，所述的焙烧用的焙烧炉已申请专利，专利申请号为00263253.5。本专利技术的主要优点本专利技术由于采用一步法焙烧制得所需的产品，因此工艺简单，而且所需的设备少，生产成本相对较低，按本专利技术的方法制备的产品颗粒尺寸为50-200mm，用于电池具有较高的比容量和优良的循环性能，循环次数在500次以上。下面通过具体的实例进一步说明本专利技术的特点。实例1将氢氧化锂与六水硝酸钴按以1.1∶1的摩尔的比例混合，置于玛瑙研钵中，均匀地研磨，于560℃的温度下焙烧19小时，冷却至室温后取出，研磨成粉状，其XRD(X射线衍射)和TEM(透射电子显微镜)结果见附图说明图1、图2。实例2以四水醋酸钴取代实例1中的六水硝酸钴，其摩尔比为1.2∶1，焙烧温度740℃，时间12小时，其它制备条件与实例1一致，结果见图3和图4。实例3将氢氧化锂与无水硝酸钴按以1.1∶1的摩尔的比例混合，置于玛瑙研钵中，加入样品重量的6％工业酒精，均匀地研磨，于600℃的温度下焙烧16小时，冷却至室温后取出，研磨成粉状。其XRD(X射线衍射)和TEM(透射电子显微镜)结果与实例1基本一致。实例4将氢氧化锂与无水醋酸钴按以1∶1的摩尔比例混合，置于玛瑙研钵中，加入添加剂工业酒精(样品重量的10％)，均匀地研磨，于750℃的温度下焙烧10小时，冷却至室温后取出，研磨成粉状。其XRD(X射线衍射)和TEM (透射电子显微镜)结果与实施2基本一致。权利要求1.一种锂离子电池纳米正极材料LiCoO2粉的制备方法，其特征在于制备过程包括(1)将锂化合物和钴化合物原料以1.0-1.2∶1的摩尔比混合，然后在研磨机中研磨混合均匀，(2)步骤(1)混合均匀的原料，在550-750℃的温度下焙烧10-20小时，冷却至室温，(3)将步骤(2)焙烧后冷却的样品在球磨机中研磨，即得到纳米粉产品。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(1)所述的锂化合物为氢氧化锂或硝酸锂。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的钴化合物选自无水硝酸钴、六水硝酸钴、无水醋酸钴、四水醋酸钴、草酸钴以及氢氧化钴中的任一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当锂化合物和钴化合物原料不含结晶水时，步骤(1)研磨过程需加入添加剂，所述的添加剂为工业酒清，其加入量为原料重量的5-10％。全文摘要本专利技术是一种锂离子电池纳米正极材料LiCoO文档编号C01D15/00GK1357933SQ00134039公开日2002年7月10日 申请日期2000年12月8日 优先权日2000年12月8日专利技术者力虎林, 申承民, 张校刚, 周盈科, 史彦莉, 刘埃林, 李云飞, 汪英杰, 孙曙光 申请人:兰州大学化学化工学院, 刘埃林, 李云飞, 汪英杰, 孙曙光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池纳米正极材料ＬｉＣｏＯ↓［２］粉的制备方法，其特征在于制备过程包括：（１）将锂化合物和钴化合物原料以１．０－１．２∶１的摩尔比混合，然后在研磨机中研磨混合均匀，（２）步骤（１）混合均匀的原料，在５５０－７５０℃的温度下 焙烧１０－２０小时，冷却至室温，（３）将步骤（２）焙烧后冷却的样品在球磨机中研磨，即得到纳米粉产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：力虎林，申承民，张校刚，周盈科，史彦莉，刘埃林，李云飞，汪英杰，孙曙光，
申请(专利权)人：兰州大学化学化工学院，刘埃林，李云飞，汪英杰，孙曙光，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]