本发明专利技术提供一种制备纳米级锂离子电池正极材料的方法，属于锂离子电池正极材料制备技术领域。将原材料按一定比例混合并研磨均匀，将混合物焙烧一定时间，得到前驱体，将前驱体置于高能球磨机中，球磨焙烧得到锂离子电池正极材料。本发明专利技术方法工艺简单，特别是焙烧时间短、温度低、生产成本低，制得的材料循环性能好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米级锂离子电池正极材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料的制备
技术介绍
近年来，锂离子电池因其能量密度大、电压高、重量轻、无记忆效应、工作温度范围宽、对环境无污染等优势，已经替代镍镉、镍氢电池，成为手机、笔记本电脑等数码产品的主导电源。随着锂离子电池技术的不断进步，高效锂离子二次电池已被认为是电动汽车和混合电动汽车的首选动力电源之一。美国著名的巴特尔研究所已把先进锂离子电池列为2020年十大关键技术之一。廉价、电化学性能优良的正极材料及其低成本、易工业化的制备技术一直是锂离子电池正极材料的研究重点。大量研究表明，正极材料的电化学性能不仅与化学组成有关，还与材料的形貌、结构有关，而材料的形貌、结构又与合成工艺有密切的联系。目前，锂离子电池正极材料大多在高温或在较长时间等条件下合成，最常见的就是传统的高温固相法。这种方法虽然设备和工艺简单，成本低廉，易于工业化应用，但能耗大，而且制备材料颗粒大、均一性较差且纯度不高，这些缺点都影响了其电化学性能。近年来，人们提出了溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等湿化学合成方法，使反应物达到了分子级混合。这些方法虽然在某些方面提高了电池材料的理化性能，但工艺路线复杂，合成时间长，且使用大量的有机物，容易造成环境污染。为了解决上述存在的问题，研究出一种制备锂离子电池正极材料的新工艺和新技术，对锂离子电池的应用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术是提供一种中温条件下合成纳米级锂离子电池正极材料的方法。通过该方法在较短时间、较低温度下制备出电化学性能优良的纳米级锂离子电池正极材料。本专利技术是按以下技术方案实现的: 1、根据化学通式LixMn2_yMy04、LixNi1^bCoaMnbO2,按照各元素的摩尔比称取原材料，研磨混合均勻；上述通式中，M为N1、Cr、Mg、Al、Cu、Fe、Ru、Y、Gd、Ce、Nd中的一种或几种,而1.03 彡 X 彡 1.08,0 彡 y 彡 2、a+b 彡 I ; 2、将上述混合物转移至坩埚中，在380°C 450 V (焙烧温度低于380 1:时，有机物分解不完全)下焙烧2 h 5 h，优选为在400 °C 420 °C下焙烧3 h 4 h，得到前驱体； 3、将前驱体和磨球按质量比20:1 50:1(质量比小于20:1时,球磨不完全,导致颗粒不均勻)，优选为前驱体和磨球按质量比30:1 40:1,置于球磨罐中，调节高能球磨机转速为15 40 rpm(转速低于20 rpm时,球磨不完全；转速高于40 rpm时,影响高能球磨机的安全性能)，优选转速为20 30 rpm;温度为500 °C 700 V (温度低于500 1:时，合成的材料晶型发育不完全，材料的理化性能不好；温度高于700 ℃时，材料会发生严重团聚，并且温度提高，工艺成本提高)，优选条件为600 V，球磨焙烧2 h 5 h，，得到纳米级锂离子电池正极材料。本专利技术的主要优点在于:采用固相高能球磨法制备纳米级锂离子电池正极材料，结合了传统高温固相法制备工艺简单和湿化学合成方法产物均一的优点，并且操作简单、焙烧时间短、合成温度低、生产成本低，实验证明，按本专利技术方法制备的产品用于锂离子电池中，具有较高的比容量和优良的循环性能。具体实施方案实施例1 称取原材料 LiOH, Ni (CH3COO) 2、Mn(CH3COO)2,按摩尔比为 LiOH: Ni (CH3COO)2:Mn(CH3COO)2=L 03: 0.5: 1.5混合，并研磨均匀；将上述混合物转移至坩埚中，在400 ℃下焙烧5 h，得到前驱体；将前驱体和磨球按质量比50:1置于球磨罐中，调节高能球磨机转速为20 rpm，温度为700 °C，球磨焙烧2 h，得到纳米级锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。工艺流程见附图。实施例2称取原材料 LiCH3C00、Ni (CH3COO) 2、Mn (CH3COO) 2、Co (CH3COO) 2，按摩尔比为 LiCH3COO:Ni (CH3COO)2: Mn(CH3COO)2: Co (CH3COO) 2=3.15:1:1:1 混合，并研磨均匀；将上述混合物转移至坩埚中，在420 °C下焙烧3 h，得到前驱体；将前驱体和磨球按质量比35:1置于球磨罐中，调节高能球磨机转速为30 rpm,温度为600 °C ,球磨焙烧3 h,得到纳米级锂离子电池正极材料 LiNil/3Col/3Mnl/3O2.实施例3 称取原材料 LiOH、Ni (CH3COO) 2、Mn(NO3)2,按摩尔比为 LiOH: Ni (CH3COO)2:Mn(NO3)2=L 08: 0.5: 1.5混合，并研磨均匀；将上述混合物转移至坩埚中，在450 °C下焙烧2 h，得到前驱体；将前驱体和磨球按质量比20:1置于球磨罐中，调节高能球磨机转速为40 rpm，温度为500 °C，球磨焙烧5 h，得到纳米级锂离子电池正极材料LiNia5Mnh5CV制成的电池效果如下:本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备纳米级锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）根据化学通式，按照各元素的摩尔比称取原材料，研磨混合均匀，形成混合物；（2）将所述混合物转移至坩埚中，在380?℃～450?℃下焙烧2?h～5?h，得到前驱体；（3）在500?℃～700?℃的焙烧温度内，使用高能球磨机对所述前驱体进行球磨，得到纳米级锂离子电池正极材料。
【技术特征摘要】
1.一种制备纳米级锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)根据化学通式，按照各元素的摩尔比称取原材料，研磨混合均匀，形成混合物； (2)将所述混合物转移至坩埚中，在380°C 450 °C下焙烧2 h 5 h，得到前驱体； (3 )在500 V 700 V的焙烧温度内，使用高能球磨机对所述前驱体进行球磨，得到纳米级锂离子电池正极材料。2.根据权利要求1所述的制备纳米级锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述化学通式为 LixMn2_yMy04 或 LixNinbCoaMnbO2，其中 M 为 N1、Cr、Mg、Al、Cu、Fe、Ru、Y、Gd、Ce、Nd中的一种或几种，并且1.03≤X≤L 08,0≤y≤2、a+b≤I。3.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿树江，杨凌旭，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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