一种富锂正极材料的溶液式熔盐制备方法技术

本发明专利技术涉及一种富锂正极材料的溶液式熔盐制备方法，其特征在于其制备方法，具体步骤如下：将Ni盐或Co盐与Mn盐按照化学计量比溶于去离子水中，进行搅拌，直至水分全部蒸发；将上述所得粉末与适量的Li盐和熔盐通过有机溶剂进行分散，然后进行球磨混合，熔盐与Ni盐、Co盐、Mn盐三种盐的摩尔比为n(熔盐)：n（Ni盐+Co盐+Mn盐）=（6-15）：1；球磨后溶液进行烘干，再置于马福炉中进行两步烧结，控制降温方式，降温后得烧结后粉末；对烧结后粉末进行洗涤、干燥，洗涤后烘干，即可得xLi2MnO3?(1-x)LiMO2(M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3)材料；其是一种正极材料xLi2MnO3?(1-x)LiMO2(M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3)的制备方法，该制备方法所合成材料尺寸均一、无团聚、且分布均匀；其具有充放电容量高和循环性能好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及到一种具有高容量和高电压的富锂层状锰基材料的制备方法，属于锂离子电池材料

技术介绍
锂离子电池自商业化以来，已经在便携式电子产品、新能源汽车、储能等领域得到了广泛的推广和应用。在锂离子电池正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大关键领域中，正极材料最为重要。最早的锂离子电池正极材料为LiCoO2，但该材料由于价格比较昂贵，对环境污染比较严重，逐渐被LiMn2O4材料所取代。LiMn2O4材料低温性能比较优异，而且价格比较便宜，在一段时间内得到了大量应用。但是，该材料高温性能并不优秀，且Mn元素极易溶解在电解液中，导致材料的循环性能下降，限制了它大规模的应用。 LiFePO4材料是最近发展非常迅速的一种正极材料，该材料由于具有循环性能好、对环境无污染、安全性能高等优点，被认为是最有前途的锂离子动力电池正极材料。然而，LiFePO4的专利问题大大地限制了该材料在我国的应用，而且该材料工作电压仅为3. 2V，使得以其作为正极材料的锂离子电池的能量密度不能充分提高，无法满足锂离子动力电池对正极材料高能量密度的要求。层状结构的富锂材料ZLi2MnO3 (l~x) LiMO2 (M=Co >Ni 1/2Mn1/2 >Ni!Z3Col73Mnl73)是一种具有高电压和高容量的正极材料，近年来受到了国内外研究学者的广泛关注。该材料是由具有层状结构的Li2MnO3材料和LiMO2 (M=Co,Ni,Mn)材料所组成的固溶体，具有特殊的充放电机制。ZLi2MnO3 (7-x) LiMO2 (M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3)材料的实际放电容量可达ZSOmAhg—1以上，属于具有较高比容量正极材料之一。富锂材料ZLi2MnO3(7-x)LiMO2 (M=Co, Ni1/2Mn1/2, Ni1/3Co1/3Mn1/3)目前存在的问题是循环性能并不优异，且合成方法多为价格比较昂贵的溶胶凝胶法，不利于节约成本。为此，本专利提供了一种新的溶液式熔盐合成法，该方法所合成的材料尺寸均一，无团聚现象，有利于提高ZLi2MnO3 (7-x)LiMO2 (M=Co, Ni1/2Mn1/2, Nil73Col73Mnl73)材料的电化学性倉泛。检索专利，还没有发现采用溶液式熔盐法来制备这类富锂层状锰基正极材料XLi2MnO3 {l~x) LiMO2 (M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3)的相关专利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，其是一种正极材料 ZLi2MnO3 (7-x) LiMO2 (M=Co, Ni1/2Mn1/2, Nil73Col73Mnl73)的制备方法，该制备方法所合成材料尺寸均一、无团聚、且分布均匀；其具有充放电容量高和循环性能好等优点。本专利技术的技术方案是这样实现的，其特征在于其制备方法，具体步骤如下a)将Ni盐或Co盐与Mn盐按照化学计量比溶于去离子水中，也可Ni盐、Co盐、Mn盐三种盐一起按照化学计量比混合溶于去离子水中，配置成浓度为2-3. 5mol · L-1的溶液，通过磁力搅拌机进行搅拌，搅拌温度8(T120 ，直至水分全部蒸发； b)将上述所得粉末与适量的Li盐和熔盐通过有机溶剂进行分散，然后进行球磨混合，熔盐与Ni盐、Co盐、Mn盐三种盐的摩尔比为η (熔盐)η (Ni盐+Co盐+Mn盐)=(6-15)I; c)球磨后溶液进行烘干，再置于马福炉中进行两步烧结，第一步烧结温度为32(T600°C，烧结时间为3飞小时，第二步烧结温度为85(T925°C，烧结时间为3 8小时；控制降温方式，降温方式包括室温淬火、随炉冷却降温、液氮淬火，降温后得烧结后粉末； d)对烧结后粉末进行洗涤、干燥，洗涤溶剂包括去离子水、酒精和丙酮洗涤时用去离子水、酒精分别洗涤2-4次，洗涤后烘干，烘干温度为8(T120°C，烘干时间为5-12小时；即可得XLi2MnO3 (7-x) LiMO2 (M=Co、Ni 1/2Mn1/2、Niv3Ccv3Mrv3)材料； 所述的有机溶剂包括无水乙醇和丙酮。所述的Ni 盐包括 Ni (NO3) 2、Ni (CH3COO) 2。所述的Co 盐包括 Co (NO3) 2、Co (CH3COO) 2。所述的Mn 盐包括 Mn (CH3COO) 2、Mn (NO3) 2。所述的Li 盐包括 Li2C03、LiN03、LiOH。所述熔盐为KN03、LiCl,Li2C03> LiN03、LiOH中一种或几种的混合物。本专利技术的积极效果是合成材料尺寸均一、无团聚、且分布均匀；通过该方法所制备的ZLi2MnO3 (7-x)LiMO2 (M=Co、Ni1/2Mn1/2、Ni1/3Co1/3Mn1/3)材料具有充放电容量高和循环性能好等优点。附图说明图I是本专利技术实例I中Li[Liai67Coa5tlMna 333] O2材料的SEM图谱。图2是本专利技术实例2中Li [Lia2Nia2MntlJO2材料的XRD图谱。图3是本专利技术实例3中Li[Li。. Jia2tlCoa2tlMna46] O2材料的第二次循环充放电图谱。图4 是本专利技术实例 4 中 Li [Liai67Niai66Coai66Mna5JO2 材料的 SEM 图谱。具体实施例方式在下述的具体事例描述中，给出了大量具体的细节以及便提供对本专利技术更为深刻的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征为进行描述。实施例ILi [Li0167Co0 500Mn0.333] O2 材料，即 ZLi2MnO3 (7_z) LiMO2 材料中 M=Co, z = 0.4。将Mn(NO3)2和Co(NO3)2按照摩尔比Co Μη=0. 500 :0. 333的比例溶于适量的去离子水中，配置成浓度为2mol · L—1的溶液；上述溶液在磁力搅拌器下，于80°C下进行搅拌，直至水分全部蒸发；将所 1% 末按照与 LiOH 和 LiNO3 按照 n(LiNC13) :n(w·)2+C(J(NC13)2)-10 :1 和 n(Li0H) :n(in_)2):n(Co(N03)2)=I- 167 0. 333 :0. 500的比例进行混合，然后溶于无水乙醇中，通过球磨机研磨20小时；球磨后浆料在100°c下进行烘干，烘干后产物置于马福炉中进行两步烧结，第一步烧结温度为320°C，烧结时间5小时，第二步烧结温度为850°C，烧结时间5小时；采用随炉冷却的方式进行降温，得到烧结后粉末；利用无水乙醇和去离子水分别对烧结后粉末洗涤3次后，再在120°C下烘干5小时，即可得Li [Liai67Coa5tltlMna 333]O2材料。图I是该材料的SEM图谱，可以看出该材料尺寸较为均一、且分布均匀。实施例2Li [Li。. Aia2Mnc1JO2MWJPzLi2MnO3 (7-Z) LiMO2MW中 M= Ni1/2Mn1/2,x = O. 5。将Ni (CH3COO) 2和Mn (CH3COO) 2按照摩尔比Ni =Mn=I 3的比例溶于适量的去离子水中，配置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种富锂正极材料的溶液式熔盐制备方法，其特征在于其制备方法，具体步骤如下 a)将Ni盐或Co盐与Mn盐按照化学计量比溶于去离子水中，也可Ni盐、Co盐、Mn盐三种盐一起按照化学计量比混合溶于去离子水中，配置成浓度为2-3. 5mol ·じ1的溶液，通过磁力搅拌机进行搅拌，搅拌温度8(T120 ，直至水分全部蒸发； b)将上述所得粉末与适量的Li盐和熔盐通过有机溶剂进行分散，然后进行球磨混合，熔盐与Ni盐、Co盐、Mn盐三种盐的摩尔比为η (熔盐)η (Ni盐+Co盐+Mn盐)=(6-15)I ; c)球磨后溶液进行烘干，再置于马福炉中进行两步烧结，第一步烧结温度为32(T600°C，烧结时间为3飞小时，第二步烧结温度为85(T925°C，烧结时间为3 8小时；控制降温方式，降温方式包括室温淬火、随炉冷却降温、液氮淬火，降温后得烧结后粉末； d)对烧结后粉末进行洗涤、干燥，洗涤溶剂包括去离子水、酒精和丙酮洗涤时用去离子水、酒精分别洗涤2-4次，洗涤后烘干，烘干温度为8(T120°C，烘干...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜涛，张克金，陈慧明，张斌，赵中令，王丹，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：