一种多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池正极材料技术领域，且公开了一种多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂及其制备方法，特征为合成温度曲线具有多个阶梯状，即在升温过程中出现多次物料温度快速上升、然后温度下降的阶段。具体包括以下步骤：利用红外辐射加热将混合好的原料短时间加热排出水氛；利用生物燃料、化石燃料，将混合好的原料短时间加热加速分解碳酸锂，排出CO<subgt;2</subgt;等不利于镍锰酸锂合成的气体；利用梯度热场，使单晶镍锰酸锂加速长大；降温阶段再次升温冷却后得到单晶镍锰酸锂。所述的单晶镍锰酸锂具有良好的加工性能，表现出更好的循环性能和高温搁置性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池正极材料，具体为一种多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂及其制备方法。

技术介绍

1、传统的多晶高电压镍锰酸锂一般在高压下表现出不可逆的结构和电化学损失，大大降低了其稳定性，微米级的“次级”颗粒通常由许多“初级”纳米颗粒组成，使电解质能够通过晶粒之间的间隙渗透到内部。初级颗粒的随机晶体取向会导致循环过程中很大的应力，从而产生裂纹。尤其是在满电状态下，由于晶格收缩的各向异性，沿晶界产生了局部应力，引发结构破坏，甚至在第一阶段充电时，在晶粒间就会形成微裂纹。电解液从微裂纹渗入，造成电池正极内部与电解液直接相接触，这些微裂纹破坏了正极材料的机械完整性，并促进了其体积变化和裂纹的产生，进一步破坏了材料的循环性能，降低了正极电化学反应的效率。而多晶高电压镍锰酸锂中li+和ni4+在晶格内部的混排程度严重，更容易产生晶体内部的微裂纹。因此，抑制微裂纹的产生是提高镍锰酸锂正极材料机械强度、抑制材料容量迅速衰减的关键。

2、研究发现，单晶镍锰酸锂具有微米级的颗粒，“单晶”形态限制了表面反应和颗粒开裂，具有耐机械压裂和耐气体析出的优点，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于，所述单晶镍锰酸锂的制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于，所述（1）中，燃烧助剂、锂盐和镍锰酸锂前驱体的摩尔比为0.001-0.1:0.48-0.58:1。

3.根据权利要求1所述的多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于，所述（1）中，燃烧助剂为生物乙醇、生物丁醇、磷酸酯、磷酸三乙酯、微晶蜡、液态石蜡、液体树脂、聚乙烯蜡、甘油、甘油脂肪酸、生物柴油、碳粉中的一种。

4.根据权利要求1所述的多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于，所述单晶镍锰酸锂的制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于，所述（1）中，燃烧助剂、锂盐和镍锰酸锂前驱体的摩尔比为0.001-0.1:0.48-0.58:1。

3.根据权利要求1所述的多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于，所述（1）中，燃烧助剂为生物乙醇、生物丁醇、磷酸酯、磷酸三乙酯、微晶蜡、液态石蜡、液体树脂、聚乙烯蜡、甘油、甘油脂肪酸、生物柴油、碳粉中的一种。

4.根据权利要求1所述的多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于，所述（2）中，在红外加热过程中，红外辐射波长为200μm-1μm，加热升温速率10-80℃/s，瞬时热流密度达0.01-1mw/m2，t1为150-300℃，t1为0.1-1h。

5.根据权利要求1所述的多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特征在于，所述（3）中，燃烧助剂加热温度t2为700-950℃，加热时间t2为0.01-0.2h。

6.根据权利要求1所述的多段阶梯式烧结法合成的单晶镍锰酸锂，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛喜雅勒图，秦宽，陈静波，陈鹏鹛，
申请(专利权)人：安徽博石高科新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：