本发明专利技术公开了一种锂离子电池球形电极材料的制备方法。包括下述步骤：（1）首先称取锂盐、锰盐、钴盐和尿素，使金属离子Li：Mn：Co的比例为1.033:0.067:0.9～1.3:0.6:0.1，总金属离子和尿素的比例为1:1.7，将称取的金属盐和尿素溶于无水乙醇，得到乙醇溶液；（2）将步骤（1）得到的乙醇溶液转入反应釜中，并将反应釜于160℃～250℃热处理12~24?h；（3）将步骤（2）获得的锂钴锰氧化物正极材料前驱体进行700℃～1000℃高温热处理3～16h后，进行冷却处理，获得球形锂钴锰氧化物正极材料粉体。用该方法制备的电极材料，其形貌为自组装球，具有高比容量和优异的循环性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域中的一种锂离子电池球形电极材料的制备方法。
技术介绍
由于锂离子电池具有工作电压高、循环寿命长、自放电低、安全性能好、绿色环保等优点，已广泛应用于便携式电子设备、动力装置、航空航天、空间技术等领域。随着电动车等大功率电力设备以及便携式电子设备的普及，对电极材料提出了新的要求一高功率密度、高能量密度、长循环寿命、高体积比容量已成为了当前电池生产的主流。电极材料的形貌在一定程度上决定材料的性能，而球形电极材料具有最好的体积比容量和循环寿命。目前，共沉淀法制备球形电极材料前驱体在锂离子电池氧化物球形正极材料的合成上研究最 多。然而，该方法具有很多不足之处(I)必须精确控制过渡金属盐溶液、氢氧化物溶液、氨水溶液等的流量，精确控制反应器内反应液的PH值；(2)先制备过渡金属氢氧化物前驱物，再与锂盐混合的工艺，不但使生产复杂化，而且不利于产品的均匀性；(3)为了形成过渡金属共沉物，不得不在气体保护的条件下加入沉淀剂，这样一来又使得生产复杂化，提高了生产成本，且不利于大规模生产；(4)过渡金属氢氧化物之间不同的溶度积导致前驱体组份波动，使产品的重复性差。本专利技术采用的方法，很好的解决了上述不足，进一步简化了生产工艺，提高了产品的性能。采用本专利技术方法制备的材料，产品性能优异，工艺过程简单，易于控制，重复性好，成本低，具有大规模工业化应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池球形电极材料的制备方法。本专利技术所提供的球形电极材料的制备方法合成的电极材料，其形貌为自组装球，大大提闻了电极材料的振实密度，从而提闻了材料的体积比容量和循环寿命。本专利技术提供的球形电极材料的制备方法，包括如下技术方案该方法包括以下步骤(I)首先称取锂盐、锰盐、钴盐和尿素，使金属离子Li :Mn Co的比例为I. 033:0. 067:0. 9 I. 3:0. 6:0. 1，总金属离子和尿素的比例为1:1. 7，将称取的金属盐和尿素溶于无水乙醇，得到乙醇溶液；(2)将步骤(I)得到的乙醇溶液转入反应釜中，并将反应釜于160°C 250°C热处理I2 24 h ；(3)将步骤(2)获得的锂钴锰氧化物正极材料前驱体进行700°C 1000°C高温热处理3 16h后，进行冷却处理，获得球形锂钴锰氧化物正极材料粉体。所述步骤(I)中的锂盐为乙酸锂、硝酸锂、氯化锂中的一种或几种；锰盐为乙酸锰、硝酸锰、氯化锰中的一种或几种；钴盐为乙酸钴、硝酸钴、氯化钴中的一种或几种。所述步骤(3)中冷却处理方式为室温下淬火、液氮中淬火或冰水混合物中淬火。本专利技术采用溶剂热法制备的球形电极材料，以无水乙醇为溶剂，使锂离子与过渡金属离子一起析出，解决了以往水热法中锂离子未能与过渡金属离子一起析出的问题，大大提高了产品的分散均匀程度和均一性；本专利技术采用的方法没有引入杂质离子，显著提高了产品的纯度，解决了杂质离子对材料性能造成危害的问题；最重要的是，本专利技术采取的方法制备的电极材料，其形貌为自组装球，大大提高了材料的振实密度、体积比容量和循环性能。此外，本专利技术采取的方法，操作简单，有助于程序化生产，节约了生产成本。本专利技术采用的合成方法不局限于本专利技术公布的材料，还可以用于其他材料的合成，该方法具有广阔的应用前景。附图说明图I为实施例I Lih2Mna4Coa4O2正极材料粉体的X-射线衍射图谱。图2为实施例I Lih2Mna4Coa4O2正极材料粉体的SEM图。 图3为实施例I用Lih 2Mn0.4Co0.402正极材料粉体作为正极在室温下ZOmAg—1，60mAg_1, IOOmAg-1, 200mAg_1 时的充放电曲线。图4为实施例I用Lih 2Mn0.4Co0.402正极材料粉体作为正极在室温下ZOmAg—1，60mAg_1, IOOmAg-1, 200mAg_1 时的循环性能曲线。具体实施例方式本专利技术的主要实施过程是(I)首先称取锂盐、锰盐、钴盐和尿素，使金属离子Li :Mn Co的比例为I. 033:0. 067:0. 9 I. 3:0. 6:0. 1，总金属离子和尿素的比例为1:1. 7，将称取的金属盐和尿素溶于无水乙醇，得到乙醇溶液；(2)将步骤(I)得到的乙醇溶液转入反应釜中，并将反应釜于一定温度下热处理12 24 h ；(3)将步骤(2)获得的锂钴锰氧化物正极材料前驱体进行高温热处理和冷却处理后，获得球形锂钴锰氧化物正极材料粉体。以下通过实例进一步阐明本专利技术的特点，但不局限于实施例。下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。实施例I :Li^2Mna4Coa4O2 正极材料以乙酸锂，乙酸锰，乙酸钴及尿素为起始原料，将O. 9804g乙酸锰、O. 9964g乙酸钴、I. 2855g乙酸锂、2. 0609g尿素溶于无水乙醇，得乙醇溶液；再将乙醇溶液转入IOOmL反应釜中并于200°C热处理24h，抽滤并于160°C干燥得到锂钴锰氧化物正极材料的前驱体；将干燥好的前驱体装入坩埚，于箱式炉内以4°C /min的升温速度升温到900°C下加热12h，并于室温下淬火，即可得到Li12Mnci 4Coa4O2粉体材料。粉体材料的XRD测试结果显示，合成的粉体具有层状岩盐结构(R3m)，如图I所示。粉体材料的SEM测试结果显示，合成的粉体材料为自组装球，二次颗粒粒径大小为广2 ym,如图2所示。采用扣式电池进行测试，混合粉体、导电碳黑和粘结剂PVDF (聚偏氟乙烯)的质量比为8:1:1，金属锂片为对极，Imol · Γ1 LiPF6/EC+DMC+EMC (体积比I :1 :1)为电解液，聚丙烯材料为隔膜，电池测试系统为NEWARE TC53，充放电电压窗口为2. O 4. 6V，充放电电流密度分别选取20mA · g'60mA · g'lOOmA · 200mA · g_\该材料作为锂离子电池的正极时表现出良好的电化学性能。扣式电池测试结果显不，在20mA *g_1>60mA *g_1>IOOmA *g_1>200mA *g_1的充放电电流密度下，首次放电比容量分别为261mAh · g'212mAh · g' 177mAh · g' 165mAh · g_1,如图3所示；经过24次充放电之后，它们的放电比容量分别为229mAh *g^U92mAhf1、142mAh · g-1,如图 4 所示。实施例2 =Li1.067Mn0.133Co0.802 正极材料以乙酸锂，乙酸锰，乙酸钴及尿素为起始原料，将O. 3260g乙酸锰、I. 9927g乙酸钴、I. 1430g乙酸锂、2. 0609g尿素溶于无水乙醇，得乙醇溶液；再将乙醇溶液转入IOOmL反应釜中并于200°C热处理24h，抽滤并于160°C干燥得到锂钴锰氧化物正极材料的前驱体；将干燥好的前驱体装入坩埚，于箱式炉内以4°C /min的升温速度升温到900°C下加热12h，并于室温下淬火，即可得到Lil tl67Mntl. 133Co0.802粉体材料。粉体材料的XRD测试结果显示，合成的粉体具有层状岩盐结构(R3m)。粉体材料的SEM测试结果显示，合成的粉体材料为自组装球，二次颗粒粒径大小为广2 μ m0采用扣式电池进行测试，混合粉体、导电碳黑和粘 结剂PVDF 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池球形电极材料的制备方法，包括下述步骤：（1）首先称取锂盐、锰盐、钴盐和尿素，使金属离子Li：Mn：Co的比例为1.033:0.067:0.9～1.3:0.6:0.1，总金属离子和尿素的比例为1:1.7，将称取的金属盐和尿素溶于无水乙醇，得到乙醇溶液；（2）将步骤（1）得到的乙醇溶液转入反应釜中，并将反应釜于160℃～250℃热处理12~24？h；（3）将步骤（2）获得的锂钴锰氧化物正极材料前驱体进行700℃～1000℃高温热处理3～16h后，进行冷却处理，获得球形锂钴锰氧化物正极材料粉体。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池球形电极材料的制备方法，包括下述步骤 (1)首先称取锂盐、锰盐、钴盐和尿素，使金属离子Li:Mn Co的比例为I.033:0. 067:0. 9 I. 3:0. 6:0. 1，总金属离子和尿素的比例为1:1. 7，将称取的金属盐和尿素溶于无水乙醇，得到乙醇溶液； (2)将步骤(I)得到的乙醇溶液转入反应釜中，并将反应釜于160°C 250°C热处理12 24 h ； (3)将步骤(2)获得的锂钴锰氧化物正极材料前驱体进行700°C 1000°C高温热处理3 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：李莉萍，罗冬，张新会，关翔锋，杨流赛，李广社，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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