一种锂离子二次电池正极材料LiLaxNi1-xO2的制备方法技术

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池材料
特别涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有比能量高、循环寿命长等优点，被认为是电动汽车和大型储能设备的新能源，在社会生产和应用中应用前景十分广阔。目前，层状LiCoO2W是大多数商业锂离子电池的主流正极材料，但是LiCoO2材料价格昂贵，且对环境污染严重。开发出一种能够替代LiCoO2的正极材料成了当前研究的热点。LiNiO2 具有与LiCoO2相同的结构，因其具有电压高、比容量高、比功率大，价格低廉、无污染和自放电小等优点，被认为是取代LiCoO2的热门材料。在空气气氛中以NiOOH为前驱体合成了球形LiNiO2及LiLaxNi^xO2材料，通过XRD 等表征手段对其物理性能及电化学性能进行对比发现，制备出来的LiLaxNihO2材料具有比LiNiO2更好的层状结构和电化学性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种锂离子二次电池正极材料LiLaxNihO2的制备方法。本专利技术的目的是通过以下步骤实现的。(I)将含镍化合物溶于适量的蒸馏水中，加热至30°C 60°C后加入碱性沉淀剂和氧化剂的混合溶液并不断搅拌，完全反应后将所得沉淀物，用蒸馏水洗净后干燥备用。(2)将含锂化合物、步骤(I)的沉淀物和三价镧化合物按摩尔比1:1-x:χ(0〈χ〈0. I)混合，加入丙酮后充分研磨形成流变相前驱体。(3)将步骤(3)的前驱体烘干后移入马弗炉中，以2°C /min的速率升温到5000C 700°C，并保温12tT24h，然后自然冷却到室温，即制得锂离子二次电池正极材料LiLaxNihO20本专利技术所述的含镍化合物主要有醋酸镍、硝酸镍或氢氧化镍，但不限于此三种化合物，包括其他种类的无机镍盐和有机镍盐。本专利技术所述的含锂化合物主要有醋酸锂、硝酸锂或氢氧化锂，但不限于此三种化合物，包括其他种类的无机锂盐和有机锂盐。。本专利技术所述的三价镧化合物主要有三氧化二镧、硝酸镧或氯化镧，但不限于此三种化合物，包括其他种类含镧化合物。本专利技术所述的碱性沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。本专利技术所述的氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾。本专利技术的优点是(1)通过化学氧化法获得了均匀的NiOOH沉淀，其中Ni的价态为三价，这可以使后续反应在空气条件下进行。(2)在合成过程中，加入三价镧化合物对LiNiO2进行掺杂改性，使LiLaxNihO2材料具有更优良的电化学性能。(3)该方法工艺简单，成本低。附图说明图I按实施例和对照例所制备得到的材料的X-射线衍射图。图2分别以实施例和对照例为正极材料所组装的锂离子电池的循环寿命对比曲线，测试条件为电压范围2. 5^4. 3V，电解液为I. 3 mol/L的LiPF6 (EC:DMC = l:3,ff/ff)，电流密度为ZSmAg-1，环境温度23°C -27 V。图3以实施例所制备的LiLaatllNia99O2作为正极材料所组装的锂离子电池的充放电曲线，测试条件同图2。图4以对照例所制备的LiNiO2作为正极材料所组装的锂离子电池的充放电曲线，测试条件同图2。 图5以实施例为正极材料所组装的三电极体系测得的交流阻抗谱图，测试条件为电压3. 5V，交流信号幅度为5mV，频率范围为IOOKHz IOOmHz。图6以对照例为正极材料所组装的三电极体系测得的交流阻抗谱图，测试条件如图5。具体实施例方式本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。 实施例I。将摩尔比为I: I. I的Ni (NO3) 2 · 6H20和(NH4) 2S208分别溶于水形成溶液A和B。将溶液B缓慢加入溶液A中，搅拌均匀后滴入LiOH溶液，调节PH值为11-12，并继续搅拌15h以保证沉淀完全。将沉淀物滤出，洗净后烘干，即得到NiOOH。将LiOH · H2O, NiOOH, La2O3按摩尔比I. I: O. 99:0. 01的比例称量，球磨6h后取出，70°C烘干，得到前驱体，然后将其转移到马弗炉中，并以2V Mn的速率升至600°C，在此温度下保持15h，自然冷却后取出，得到LiLaatllNia99O2固体。所组装电池在ZSmAg—1电流密度下的首次放电比容量为USmAhg—1，放电平台为3. 6V左右，且循环性能良好。所组装电池的对电极为锂片，电解液为1.3 mol/L 的 LiPF6 (EC:DMC = 1:3，W/W)，下同。实施例2。将摩尔比为I: I. I的NiSO4和Na2S2O8分别溶于水形成溶液C和D。将溶液D缓慢加入溶液C中，搅拌均匀后滴入NaOH溶液，调节PH值为11-12，并继续搅拌15h以保证沉淀完全。将沉淀物滤出，洗净后烘干，即得到NiOOH。将LiOH · H20、NiOOH、La2O3按摩尔比I. I: 0. 95:0. 05的比例称量，球磨6h后取出，70°C烘干，得到前驱体，然后将其转移到马弗炉中，并以2V /min的速率升至600°C，在此温度下保持15h，自然冷却后取出，得到LiLaatl5Nia95O2固体。所得正极材料的测试方法同实施例I。实施例3。将摩尔比为I: I. I的Ni (OH) 2和K2S2O8分别溶于水形成溶液E和F。将溶液F缓慢加入溶液E中，搅拌均匀后滴入NaOH溶液，保证溶液的PH值为11-12，并继续搅拌15h以保证沉淀完全。将沉淀物滤出，洗净后烘干，即得到NiOOH。将LiOH · H2O, NiOOH, La2O3按摩尔比I. 1: 0. 9:0. I的比例称量，球磨6h后取出，70°C烘干，得到前驱体，然后将其转移到马弗炉中，并以2°C /min的速率升至600°C，在此温度下保持15h，自然冷却后取出，得到LiLaaiNia9O2固体。所得正极材料的测试方法同实施例I。对照例。采取与实施例相同的方法制备出NiOOH。将NiOOH和LiOH · H2O按摩尔比I: I. I比例混合，球磨6h后取出，70°C烘干，得到前驱体，然后将其转移到马弗炉中，并以2°C/min 的速率升至600°C，在此温度下保持15h，自然冷却后取出，得到LiNiO2固体。所组装电池在ZSmAg—1电流密度下的首次放电比容量为UOmAhg—1，放电平台为3. 5V左右。权利要求1.一种锂离子二次电池正极材料LiLaxNihO2的制备方法，其特征是按以下步骤 (1)将含镍化合物溶于适量的蒸馏水中，加热至30°C 60°C后加入碱性沉淀剂和氧化剂的混合溶液并不断搅拌，完全反应后将所得沉淀物，用蒸馏水洗净后干燥备用； (2)将含锂 化合物、步骤(I)的沉淀物和三价镧化合物按摩尔比1:1-χ:χ(0〈χ〈0.I)混合，加入丙酮后充分研磨形成流变相前驱体； (3)将步骤(3)的前驱体烘干后移入马弗炉中，以2°C/min的速率升温到5000C 700°C，并保温12tT24h，然后自然冷却到室温； 所述的含镍化合物为醋酸镍、硝酸镍或氢氧化镍； 所述的含锂化合物为有醋酸锂、硝酸锂或氢氧化锂； 所述的三价镧化合物为三氧化二镧、硝酸镧或氯化镧； 所述的碱性沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂； 所述的氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾。全文摘要一种锂离子二次电池正极材料LiLaxNi1-xO2的制备方法，其特征是按以下步骤将含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池正极材料LiLaxNi1？xO2的制备方法，其特征是按以下步骤：（1）将含镍化合物溶于适量的蒸馏水中，加热至30℃~60℃后加入碱性沉淀剂和氧化剂的混合溶液并不断搅拌，完全反应后将所得沉淀物，用蒸馏水洗净后干燥备用；（2）将含锂化合物、步骤（1）的沉淀物和三价镧化合物按摩尔比1:1？x:x(0

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吁霁，郭子龙，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：