一种锂离子电池正极材料用纳米氧化镧的制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池正极材料用纳米氧化镧的制备方法与应用，包括以下步骤：步骤(1)：将高纯稀土氧化镧采用气流粉碎工艺，粉碎成D50为1

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料用纳米氧化镧的制备方法与应用


[0001]本专利技术属于储能材料及电化学领域，涉及一种锂离子电池正极材料用纳米氧化镧的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池是最重要的二次电源。随着电动汽车的普及和智能电网的建设，人类对锂电池的需求将飞速增长。锂电池正极材料是电池最重要的内容部分，直接影响着锂离子电池的性能。在制造锂电池过程中为了追求优异的材料性能，人们往往需要对电池材料进行掺杂改性处理，以提高电池材料的循环使用寿命。在常规的掺杂元素中，人们往往选择添加铝、镁、钛、锆、钴、铌等元素作为掺杂改性元素。传统的氧化钛 氧化铝纳米粉体多用金属电爆法直接生产。
[0003]在前期研究和生产实践中，发现，氧化镧具有优异的掺杂和包覆改性功能。
[0004]氧化镧是一种无机化合物，化学式为La2O3，为白色粉末。溶于酸、乙醇、氯化铵，不溶于水、酮。稀土氧化镧的应用非常广泛，主要用于制造精密光学玻璃、光导纤维 。也用于电子工业作陶瓷电容器，压电陶瓷掺入剂。还用作制硼化镧的原料，石油分离精制催化剂。

技术实现思路

[0005]目前已公开的资料显示，锂离子电池正极材料掺杂主要使用的元素为铝，钛，锆，钴，铌，镁等元素、研究结果表明这些元素具有优异的改性功能，可大幅度改善正极材料的性能。近年来，部分学者在研究改性技术过程中发现稀土镧元素具有优异的改性功能，能够大幅度的提高正极材料的循环寿命。在前期生产实践也证实稀土镧元素具有优异的改性正极材料的功能。同时也注意到作为改性元素镧的主要来源的氧化镧，在纯度和粒径大小方面对于改性效果有主要影响。
[0006]生产氧化镧一般采用萃取工艺，萃取法原料为除铈后的硝酸稀土溶液，大约含La2O350%、CeO2微量、Pr6O
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6%～7%、Nd2O330%。配制成的硝酸稀土溶液，采用中性膦萃取剂甲基膦酸二甲庚酯(P350)，以P350
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煤油体系经35～38级萃取分离，使镧与其他稀土分离，含镧萃余液经氨水中和、草酸沉淀，再经过滤、灼烧，制得氧化镧成品。其反应分子式为 La2(C2O4)3→
La2O3+3CO2+3CO。所得氧化镧粉体颗粒较粗，在锂电池正极材料生产中，一般需要微米粉或者纳米粉体来掺杂、包覆改性。
[0007]本专利技术提供一种纳米氧化镧制备工艺，在本专利技术中采用粉碎和研磨工艺，来制备纳米氧化镧粉体材料，本专利技术主要采用如下技术步骤：步骤(1)：将高纯稀土氧化镧采用气流粉碎工艺，粉碎成D50为1
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5微米的半成品A;步骤(2)：将半成品A和溶剂制成浆料，将所得浆料采用陶瓷砂磨机进行精细研磨，在研磨过程中添加分散剂进行分散处理，研磨后的浆料添加抗板结剂处理，将所得最终浆料采用低温干燥技术冷冻干燥成半成品B;步骤(3)：将冻干半成品经打散，分级，除磁，包装工序得到纳米氧化镧粉体。
[0008]本专利技术采用以上技术方案，其优点在于，以高纯氧化镧为原材料，采用粉碎和研磨手段，以及独特的后处理方法直接获得纳米氧化镧粉体。
[0009]优选的，所述步骤(1)中，高纯稀土氧化镧采用纯度大于99.99%的稀土氧化镧。
[0010]优选的，所述步骤(1)中，气流粉碎工艺采用气流粉碎机进行粉碎处理，气流压力0.5
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0.6MPa,进料频率70
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90HZ。
[0011]优选的，所述步骤(2)中，溶剂采用水、酒精、甲醇、丙酮中的一种或多种，制成固含量40～60%的混合浆料。
[0012]优选的，所述步骤(2)中，精细研磨采用陶瓷砂磨机，研磨速度为1500
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2500转/分钟，研磨时间2
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8小时。
[0013]优选的，研磨过程中浆料的粘度变大，浆料流动性变差，需添加有机分散剂，所述分散剂采用羧酸类或者环氧乙烷类，羧酸类采用丙烯酸、正丁酸、异戊酸和正戊酸中的一种或多种，环氧乙烷类采用环氧乙烷（氧化乙烯）、环氧丙烷（氧化丙烯）、1,2
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环氧丁烷（氧化丁烯）、1,4
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环氧丁烷中的一种或多种，选择分散剂的原则以不带入金属离子为原则，分散剂用量为干粉质量的1～5%。
[0014]优选的，研磨到目标粒径后，在浆料中添加抗板结剂，高速搅拌20～60分钟，抗板结剂采用酯类有机物，酯类有机物采用聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二辛酯，癸二酸二辛酯中的一种或多种，酯类有机物的一端吸附在颜料颗粒表面，另一端为带相同电荷的基团或者低表面能基团，在粒子表面包覆有机官能团，在随后的干燥过程中不团聚。抗板结剂和冷冻干燥连用，可以最大程度的保持原始粒径，防止纳米粉团聚成微米粉。
[0015]其中，高速搅拌的速度为1800～2500转/分钟。
[0016]优选的，所述步骤(2)中，低温干燥技术采用冷冻干燥，低温温度为
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20℃～
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45℃，干燥为20
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40小时，干燥时间视水分含量确定，水分含量低于0.8%结束干燥。
[0017]优选的，所述步骤(3)中，冻干干样品采用机械打散设备打散，粒径测试，采用气流分级处理，采用除铁器除磁后包装。
[0018]本专利技术的有益效果：本专利技术采用气流粉碎有很强的破碎能力，可将D50为15微米的原材料粉碎到D50为1
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3微米左右的细粉，细粉通过湿法研磨处理可制得粒径在100纳米左右得粉体浆料，粉体浆料经后处理工艺可得干燥粉体。本方法方便快捷，成本低。
附图说明
[0019]图1是原始粉体的粒径粒度测试报告。
[0020]图2是气流粉碎半成品A的粒径粒度测试报告。
[0021]图3是本专利技术所制得的纳米粉体的粒径粒度测试报告。
[0022]图4是本专利技术所制得的纳米粉体的XRD图。
实施方式
[0023]下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明：
实施例1
[0024]将100g高纯稀土氧化镧送入气流粉碎机进行粉碎处理，粉碎成D50为1
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5微米的半
成品A，气流压力0.5MPa,进料频率70HZ;将半成品A和水制成固含量40%的混合浆料，将所得浆料采用陶瓷砂磨机进行精细研磨，研磨速度为1500转/分钟，研磨时间8小时，在研磨过程中浆料的粘度变大，浆料流动性变差，添加1g有机分散剂丙烯酸进行分散处理，研磨结束后在浆料添加抗板结剂聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯，高速搅拌20分钟，将所得最终浆料在
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20℃冷冻干燥40小时，水分含量低于0.8%结束干燥，得到半成品B；将冻干半成品B经打散，粒径测试，分级，除磁，包装等工序得到纳米氧化镧粉体。
实施例2
[0025]将100g高纯稀土氧化镧送入气流粉碎机进行粉碎处理，粉碎成D50为1
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5微米的半成品A，气流压力0.6MPa,进料频率90HZ;将半成品A和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.步骤(1)：将高纯稀土氧化镧采用气流粉碎工艺，粉碎成D50为1
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5微米的半成品A;步骤(2)：将半成品A和溶剂制成浆料，将所得浆料采用陶瓷砂磨机进行精细研磨，在研磨过程中添加分散剂进行分散处理，研磨后的浆料添加抗板结剂处理，将所得最终浆料采用低温干燥技术冷冻干燥成半成品B;步骤(3)：将冻干半成品经打散，分级，除磁，包装工序得到纳米氧化镧粉体。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，高纯稀土氧化镧采用纯度大于99.99%的稀土氧化镧。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，气流粉碎工艺采用气流粉碎机进行粉碎处理，气流压力0.5
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0.6MPa,进料频率70
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90HZ。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述溶剂采用酒精、甲醇、丙酮中的一种或多种，制成固含量40
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60%的混合浆料。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，精细研磨采用陶瓷砂磨机，研磨速度为1500

【专利技术属性】
技术研发人员：张保平，于伟，
申请(专利权)人：福建省云智新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：