一种生产锂离子电池正极材料的方法，所述锂离子电池正极材料为LixMyZO4，具有橄榄石结构，其特征在于所述方法包括以下步骤：（1）在水、水溶液或溶剂存在的条件下使选自M金属硫酸盐、M金属硝酸盐和M金属卤化物的至少一种可溶性前驱体与选自氢氧化钠和氢氧化铵或硫酸铵的混合溶液反应，沉淀收集经洗涤干燥获得纳米级中间相；（2）将纳米级中间相与含可溶性锂盐前驱体、可溶性磷酸盐前驱体和/或可溶性硅前驱体的溶液混合，混入可溶性碳源化合物，在惰性或还原性环境下煅烧；其中M金属选自S?c、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种金属或两种以上金属的任意组合；x、y相同或不同，取值均在0.5～1.5之间。该材料显示出优良的电化学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种用于制备二次电化学电池的正极材料的加工方法。
技术介绍
人们已对充电电池行业中的各种不同的正极材料进行了研究。LiCoO2凭借其工作电压高、循环寿命长而成为目前在商品锂离子电池中最普遍使用的正极材料。虽然LiCoO2是在便携式充电电池应用中广泛使用的正极材料，但其所具有的高成本、高毒性以及相对低的热稳定性的特征使其在作为一种充电电池正极材料方面受到严重的限制。这些限制已 促使人们进行了许多研究，考察用于处理LiCoO2以改善其热稳定性的方法。然而，由于低热稳定性而引起的安全问题仍是LiCoO2正极材料的关键限制，尤其当电池用于高充放电倍率条件下时。因此LiCoO2并不适合应用于动力电池中用作正极材料，由此激励人们寻求用于电动汽车和混合动力电动汽车以及储能系统的替代性正极材料。LiFePO4由于其高的热稳定性而已作为在充电电池中非常有吸引力的替代性正极材料而受到人们的研究，这使得它适用于在运输工具和电动工具中的高倍率充放电应用。以LiFePO4作为正极材料的电池已在电动自行车、滑板车、轮椅和电动工具方面有了市场应用。然而，目前的LiFePO4M料在市场上仍遭受到高阻抗的困扰，这将最终限制由LiFePO4制得的电池的循环寿命和高倍率充放电性能。材料的阻抗与材料的合成方法和配方密切相关。此外，大多数已知的合成方法公开在下列美国专利中US5，910，382、US6，528，003、US6, 723，470、US6, 730，28UUS6, 815，122、US6, 884，544 和 US6, 913，855。在这些现有技术中的大多数诸如固相反应和溶胶-凝胶法的制造方法仍受到高处理成本和非均相材料组成的困扰，由此造成电池材料性能低。这些方法中磷酸铁锂纳米粒子需要通过铣削加工而制得。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种生产锂离子电池正极材料的方法，所述锂离子电池正极材料为LixMyZO4,具有橄榄石结构，本专利技术的目的是提供一种无铣削加工的溶液合成方法，用于制备低阻抗、高能量密度、长循环寿命的LixMyZO4正极材料，该LixMyZO4正极材料具有良好的成分均匀性且具有低的加工成本，其中M可以是F e、Mn、Co、Ni或其他金属或其混合物，Z可以是P，其中P也可被Si和其他元素取代，0可被F和其他元素取代。为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是一种生产锂离子电池正极材料的方法，所述锂离子电池正极材料为LixMyZO4，具有橄榄石结构，其特征在于所述方法包括以下步骤(I)在水、水溶液或溶剂及通有氮气或氧气的条件下使选自M金属硫酸盐、M金属硝酸盐和M金属卤化物的至少一种可溶性前驱体与选自氢氧化钠和氢氧化铵或硫酸铵的混合溶液反应，沉淀经收集洗涤干燥获得纳米级中间相；(2)将纳米级中间相与含可溶性锂盐前驱体、可溶性磷酸盐前驱体和/或可溶性硅前驱体的溶液混合，混入可溶性碳源化合物，经喷雾干燥，混合物在惰性或还原性环境下煅烧；其中M金属选自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种金属或两种以上金属的任意组合；x、y相同或不同，取值均在0. 5 I. 5之间。优选的，所述方法中M金属硫酸盐前驱体选自硫酸铁、硫酸钴、硫酸镍和硫酸锰的一种或两种以上的任意组合。优选的，所述方法中可溶性磷酸盐前驱体选自LiH2PO4' Li2HPO4' NH4H2PO4'(MM)2HPO4的一种或两种以上的任意组合。优选的，所述方法中可溶性硅前驱体选自NH4HSi03、(NH4)2SiO3和(NH4)4_xlHxlSi04的一种或两种以上的任意组合，其中xl=0、l、2或3。优选的，所述方法还包括在步骤(I)还加入可溶性掺杂剂前驱体参与反应或者步骤(2)中加入可溶性掺杂剂前驱体参与反应的步骤。优选的，所述方法可溶性掺杂剂前驱体选自Mg、Al、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Sr、Zr、Nb、Mo、Ta、W、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的金属化合物。所述方法步骤(I)中通入氮气或氧气。优选的，所述方法步骤(I)的干燥温度控制在100°C 550°C。优选的，所述方法中可溶性锂盐前驱体选自氢氧化锂、醋酸锂、碳酸氢锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂的一种或两种以上的任意组合。优选的，所述方法中可溶性碳前驱体选自聚氧乙烯(PE0)、单糖、多糖、聚醚、聚乙二醇、聚酯、聚己酸内酯、聚交酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸己二酸、聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯、聚羟基丙酸、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸、聚羟基己酸酯、聚-3-羟基辛酸酯、聚-3-羟基苯基戊酸、以及聚-3-羟基苯基己酸的一种或两种以上的任意组合。优选的，所述方法中煅烧温度控制在600°C 1250°C范围内。本专利技术的另一目的在于提供一种生产锂离子电池正极材料的方法，所述锂离子电池正极材料为LixMyZO4和碳复合材料的混合物，其特征在于所述方法包括以下步骤(I)在水、水溶液或溶剂存在的条件下使选自M金属硫酸盐、M金属硝酸盐和M金属卤化物的至少一种可溶性前驱体与选自氢氧化钠和氢氧化铵或硫酸铵的混合碱反应，沉淀经收集洗涤干燥获得纳米级中间相；(2)将纳米级中间相与含可溶性锂盐前驱体、可溶性磷酸盐前驱体和/或可溶性硅前驱体的溶液混合，混入可溶性碳源化合物，经喷雾干燥，混合物在惰性或还原性环境下煅烧；其中M金属选自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种金属或两种以上金属的任意组合；x、y相同或不同，取值均在0. 5 I. 5之间。本专利技术的又一目的在于提供一种用于充电电化学电池的正极材料，其特征在于所述正极材料的形成工艺包括以下步骤(I)在水、水溶液或溶剂存在的条件下使选自M金属硫酸盐、M金属氮化物和M金属卤化物的至少一种可溶性前驱体与选自氢氧化钠和氢氧化铵或硫酸铵的混合溶液反应，沉淀经收集洗涤干燥获得纳米级中间相；(2)将纳米级中间相与含可溶性锂盐前驱体、可溶性磷酸盐前驱体和/或可溶性硅前驱体的溶液混合，混入可溶性碳源化合物，经喷雾干燥，混合物在惰性或还原性环境下煅烧；其中M金属选自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种金属或两种以上金属的任意组合；x、y相同或不同，取值均在0. 5 I. 5之间。本专利技术的又一目的在于提供一种充电电化学电池，包括阳极、电解液、隔膜和阴极，其特征在于所述阴极使用的正极材料为权利要求I方法制备得到的复合正极材料。本专利技术旨在提供生成纳米级活性正极材料的方法，该方法采用均匀的化学反应、成本低廉，该活性正极材料是一种具有优异电化学性能的基于有序或改性的橄榄石结构的磷酸锂盐的材料。如下文所述，具体实施方式中可用于二次电化学电池。因此，本专利技术提供 一种用于生产具有各种涂层或掺杂有不同材料的复合化合物或复合物的多种替换物的高度均相成分的优选方法。本专利技术进一步优选用于对纳米粒度的LixMyPO4 (如LiFePO4)正极材料的大规模生产进行有效控制。在本专利技术的各种实施方式中，用于生成有序或改性的橄榄石结构的LixMyPO4 (M为一种金属或两种或更多种金属的混合物，且X和y在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产锂离子电池正极材料的方法，所述锂离子电池正极材料为LixMyZO4，具有橄榄石结构，其特征在于所述方法包括以下步骤：？（1）在水、水溶液或溶剂存在的条件下使选自M金属硫酸盐、M金属硝酸盐和M金属卤化物的至少一种可溶性前驱体与选自氢氧化钠和氢氧化铵或硫酸铵的混合溶液反应，沉淀收集经洗涤干燥获得纳米级中间相；？（2）将纳米级中间相与含可溶性锂盐前驱体、可溶性磷酸盐前驱体和/或可溶性硅前驱体的溶液混合，混入可溶性碳源化合物，经喷雾干燥，混合物在惰性或还原性环境下煅烧；？其中M金属选自Sc、Ti、V、Cr、Mn、F？e、Co、Ni、Cu、Zn的一种金属或两种以上金属的任意组合；z选自于P或Si,x、y相同或不同，取值均在0.5～1.5之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄碧英，孙喜梅，
申请(专利权)人：龙能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。