本发明专利技术公开了一种三元正极材料的制备方法，先将锂盐、镍盐、锰盐和钴盐按照一定的摩尔比溶于醇类化合物溶剂中，然后搅拌并持续通入空气或氧气，加入浓氨水或者氨气，升温至80～120℃，高温炉中于800～950℃焙烧6～24h，即得到三元正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2、LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2和LiNi0.7Mn0.15Co0.15O2的亚微米级颗粒。该制备方法，由于在前躯体的制备过程中，对锰离子和钴离子进行了预氧化，提高了前驱体中锰离子和钴离子的氧化态，不需要在350～450℃条件下进行低温氧化，大大缩短产品的制备时间。该方法在制备过程中没有引入杂金属离子，制备过程简单、快速，所制备的产品颗粒大小均匀，颗粒粒径在200～300nm，分散均匀。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学领域，尤其涉及一种亚微米级镍钴锰三元正极材料的制备方法。
技术介绍
三元正极材料是一种具有钴、镍、锰三元协同效应的复合材料:Co能稳定层状结构，抑制阳离子重排；Ni有助于提高材料的嵌锂容量;Mn能大幅度降低成本，且能有效的改善材料的安全性能。材料的综合性能优异，所组装的锂离子电池具有容量高、工作电压高及热稳定性能优异等特点。用来制备三元材料的锰盐、钴盐一般均为+2价，低于产品中+4、+3的化合价，因此，制备镍钴锰三元正极材料时，一般需要在350 450°C进行低温焙烧，以将含有锰(II)和钴(II)的原料分解，并将锰、钴离子氧化到较高价态。专利《一种球形镍钴锰酸锂材料的制备方法》(专利号ZL200710034318.1，公告号CN101229928,公告日2008.07.30)，公开了以碳酸盐共沉淀制备三元材料镍钴锰锂的方法，其烧制过程中包括两步的烧制过程，即镍钴锰碳酸盐共沉淀的350 450°C低温烧制过程和混入锂源后的再次950°C左右高温烧制过程。直接以高价锰盐(如Mn3O4或Μη02)、钴盐为原料，采用固相法制备镍钴锰三元正极材料，虽然保证了锰、钴离子较高的氧化态，但原料间不易进行均匀混样，影响了产品的批次稳定性及性能均一性。
技术实现思路
本专利技术的目的在 于提供制备时间短、工艺简单的。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是: ，该方法包括以下步骤: A.将锂盐、镍盐、锰盐和钴盐按照摩尔比1:1/3:1/3:1/3溶于醇类化合物溶剂中，使混合液中锂离子浓度为0.1 1.0 mo I/L ； B.充分搅拌，持续通入空气或氧气，将浓氨水或者氨气加入到所述混合液中，所述氨水或氨气中所含氨摩尔量与锂盐摩尔量的比为3:1 30:1，得到含高价锰和高价钴的黑色溶液；C.持续通入空气，将所述黑色溶液升温至80 120°C，直至得到凝胶状的黑色物质； D.所述黑色物质放置在高温炉中，于800 950°C焙烧6 24h，即得到三元正极材料LiNil73Mnl73Col73O2的亚微米级颗粒。所述步骤A中锂盐、镍盐、锰盐和钴盐的摩尔比为1:0.4:0.4:0.2，经所述步骤D得到三元正极材料LiNia4Mna4Coa2O2的亚微米级颗粒。所述步骤A中锂盐、镍盐、锰盐和钴盐的摩尔比为1:0.5:0.3:0.2，经所述步骤D得到三元正极材料LiNia5Mna3Coa2O2的亚微米级颗粒。所述步骤A中锂盐、镍盐、锰盐和钴盐的摩尔比为1:0.7:0.15:0.15，经所述步骤D得到三元正极材料LiNia7Mnai5Coai5O2的亚微米级颗粒。所述步骤A中的锂盐为硝酸锂、乙酸锂或带结晶水的乙酸锂。所述步骤A中的锰盐为乙酸锰或带结晶水的乙酸锰。所述步骤A中的镍盐为硝酸镍、带结晶水的硝酸镍、乙酸镍或带结晶水的乙酸镍。所述步骤A中的钴盐为硝酸钴、带结晶水的硝酸钴、乙酸钴或带结晶水的乙酸钴。所述步骤A中的醇类化合物溶剂为甲醇、乙醇或两者混合物，其质量百分比浓度浓度为80 99.9 %。采用本专利技术提供的电池三元正极材料的制备方法，具有以下优点: 1.由于本专利技术在前躯体的制备过程中，对锰离子和钴离子进行了预氧化，提高了前驱体中锰离子和钴离子的氧化态，这样最终所得前躯体中已经有高氧化态锰元素和钴元素的存在，不需要在350 450°C条件下进行低温氧化，因此可以大大缩短产品的制备时间。2.本专利技术采用溶胶凝胶法制备前驱体材料，严格保证了锰、钴、镍、锂金属离子的化学计量比和它们之间的混合均匀程度。3.本专利技术中，高价锰和高价钴的均相溶液由Mn(II)和Co(II)的化合物经空气或氧气氧化制得，制备过程简单、快速，且未引入任何杂金属离子。从产品的高倍电镜图可知:所得产品颗粒大小均匀，颗粒粒径在200 300nm，分散均匀。附图说明 图1为本专利技术制备的亚微米级三元正极材料的XRD谱图。图2为本专利技术制备的亚微米级三元正极材料的高倍电镜图。具体实施例方式下面通过具体实施方式对本专利技术进行进一步详述，以下实施方式只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。实施例一: 一种电池三元正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤: 1.取0.03 mol硝酸锂、0.010 mol六水硝酸镍、0.010 mo I四水乙酸锰、0.010 mo I四水乙酸钴，溶于75 mL质量百分比浓度为99.9 %的乙醇溶液中，得到含锂盐和锰盐的均相混合液，其中锂离子浓度为0.4 mol/L，此时混合液的颜色呈二价锰离子和钴离子的红色。2.充分搅拌上述混合液，用鼓风机持续鼓入空气，加入质量百分比浓度浓度为25%的浓氨水13.5mL，使上述混合液变为深黑色溶液，即二价锰离子和钴离子被氧化到较高价态后的颜色。以氨水密度为0.91g/mL进行计算，此时氨水的摩尔量为锂盐摩尔量的6倍。3.将上述深黑色溶液加热至90°C，并恒温，随着溶剂的不断挥发，最终得到凝胶状的黑色固体物质。4.将上述黑色固体物质放在马弗炉里，在900°C保持10h，即可得到尖晶石结构的三元正极材料LiNiiy3Mrv3Cov3O2亚微米级颗粒产品，粒径为200 300nm。如图1所示，为LiNi1/3Mn1/3Co1/302产品的X射线衍射分析图，通过该XRD谱图可以看出所制备的产品为纯相三元正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/302。如图2所示，为LiNi1/3Mn1/3Co1/302产品的高倍电镜图，通过该图可以看出所制备的广品为亚微米级尖晶石结构，广品晶型良好，呈现多面体结构。实施例二: 一种电池三元正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤: 1.取0.03 mol乙酸锂、0.012 mol乙酸镍、0.012 mol乙酸锰、0.006 mol乙酸钴，溶于300 mL质量百分比浓度为80 %的乙醇溶液中，得到含锂盐和锰盐的均相混合液，其中锂离子浓度为0.1 mol/L，此时混合液的颜色呈二价锰离子和钴离子的红色。2.充分搅拌上述混合液，用鼓风机持续鼓入空气，加入质量百分比浓度浓度为25%的浓氨水6.7mL,使上述混合液变为深黑色溶液，即二价锰离子和钴离子被氧化到较高价态后的颜色。以氨水密度为0.91g/mL进行计算，此时氨水的摩尔量为锂盐摩尔量的3倍。3.将上述深黑色溶液加热至80°C，并恒温，随着溶剂的不断挥发，最终得到凝胶状的黑色固体物质。4.将上述黑色固体物质放在马弗炉里，在950°C保持6h，即可得到尖晶石结构的三元正极材料LiNia4Mna4Coa2O2亚微米级颗粒产品。实施例三: 一种电池三元正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤: 1.取0.3 mol 二水乙酸锂、0.15 mol六水硝酸镍、0.09 mol四水乙酸猛、0.06 mol六水硝酸钴溶于300 mL质量百分比浓度为95 %的甲醇溶液中，得到含锂盐和锰盐的均相混合液，其中锂离子浓度为1.0 mol /L，此时混合液的颜色呈二价锰离子和钴离子的红色。2.充分搅拌上述混合液，用鼓风机持续鼓入空气，加入质量百分比浓度浓度为25%的浓氨水67mL，使上述混合液变为深黑色溶液，即二价锰离子和钴离子被氧化到较高价态后的颜色。以氨水密度为0.91g/mL进行计算，此时氨水的摩尔量为锂盐摩本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三元正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A.将锂盐、镍盐、锰盐和钴盐按照摩尔比1：1/3：1/3：1/3溶于醇类化合物溶剂中，使混合液中锂离子浓度为0.1?～1.0?mol/L；B.充分搅拌，持续通入空气或氧气，将浓氨水或者氨气加入到所述混合液中，所述氨水或氨气中所含氨摩尔量与锂盐摩尔量的比为3:1～30:1，得到含高价锰和高价钴的黑色溶液；C.持续通入空气，将所述黑色溶液升温至80～120℃，直至得到凝胶状的黑色物质；D.所述黑色物质放置在高温炉中，于800～950℃焙烧6～24?h，即得到三元正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的亚微米级颗粒。
【技术特征摘要】
1.一种三元正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: A.将锂盐、镍盐、锰盐和钴盐按照摩尔比1:1/3:1/3:1/3溶于醇类化合物溶剂中，使混合液中锂离子浓度为0.1 1.0 mo I/L ； B.充分搅拌，持续通入空气或氧气，将浓氨水或者氨气加入到所述混合液中，所述氨水或氨气中所含氨摩尔量与锂盐摩尔量的比为3:1 30:1，得到含高价锰和高价钴的黑色溶液； C.持续通入空气，将所述黑色溶液升温至80 120°C，直至得到凝胶状的黑色物质； D.所述黑色物质放置在高温炉中，于800 950°C焙烧6 24h，即得到三元正极材料LiNil73Mnl73Col73O2的亚微米级颗粒。2.根据权利要求1所述一种三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A中锂盐、镍盐、锰盐和钴盐的摩尔比为1:0.4:0.4:0.2，经所述步骤D得到三元正极材料LiNia4Mna4Coa2O2的亚微米级颗粒。3.根据权利要求1所述一种三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A中锂盐、镍盐、锰盐和钴盐的摩尔比为1:0.5:0.3:0.2，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李春雷，李永立，夏锋山，李东仁，马彦，李世友，
申请(专利权)人：嘉峪关大友嘉能化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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