鋰離子電池正極活性材料的制備方法
【專利摘要】一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其包括以下步驟：提供可溶于第一液相溶劑的金屬（M）源，并用該第一液相溶劑配置成金屬離子（Mx+）溶液，所述金屬元素M包括Mn、Co、Ni、Fe以及V中的一種或幾種；選取碳酸鋰作為沉淀劑，配置成碳酸鋰懸濁液；將所述金屬離子溶液加入到所述碳酸鋰懸濁液中形成混合溶液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鹽沉淀物；分離并干燥所述碳酸鹽沉淀物；以及將所述碳酸鹽沉淀物與鋰源均勻混合后進(jìn)行燒結(jié)，即獲得鋰離子電池正極活性材料。
【專利說明】 鋰離子電池正極活性材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，尤其涉及一種沉淀法制備鋰離子電池正極活性材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋰離子電池中，正極活性材料是鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一，正極活性材料的結(jié)構(gòu)和性能是影響鋰離子電池電化學(xué)性能重要的因素，因此制備成本低廉、性能優(yōu)異的鋰離子電池正極活性材料是一項非常重要的任務(wù)。
[0003]目前鋰離子電池正極活性材料的制備方法主要包括固相法、沉淀法、溶膠凝膠法等方法。固相法是最普遍的合成方法，其合成過程最為簡單、最為經(jīng)濟(jì)，但固相法在混料上很難達(dá)到分子甚至原子級水平，并且在燒結(jié)過程中容易產(chǎn)生雜相和副產(chǎn)物，從而影響正極活性材料的電化學(xué)性能。溶膠凝膠法雖然能制備高性能的正極活性材料，但其制備過程復(fù)雜，使用的有機(jī)試劑價格昂貴，成本較高，不適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。沉淀法是指在金屬離子溶液中加入相應(yīng)的沉淀劑，使金屬離子均勻沉淀，得到粒度小且分布均勻的正極活性材料前驅(qū)體顆粒，再將前驅(qū)體顆粒進(jìn)行高溫處理得到正極活性材料的方法。
[0004]沉淀法具有制備工藝簡單、成本較低等優(yōu)點，但在利用沉淀法制備正極活性材料前驅(qū)體的過程中，往往需要采用碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀等可溶性碳酸鹽或氫氧化物作沉淀劑。采用碳酸鈉、氫氧化鈉等可溶性沉淀劑不僅容易引入鈉、鉀等陽離子雜質(zhì)，而且由于可溶性沉淀劑與目標(biāo)前驅(qū)體的沉淀平衡常數(shù)相差較大，在實際生產(chǎn)過程中，如果直接將可溶性沉淀劑加入金屬離子溶液中，會導(dǎo)致沉淀反應(yīng)晶體形核速率過快而晶體生長速度過慢，生成顆粒較小且形貌較差的前驅(qū)體，從而影響正極活性材料的性能。為了得到理想的正極活性材料前驅(qū)體，現(xiàn)有技術(shù)一般通過調(diào)節(jié)PH值和加入絡(luò)合劑來控制沉淀反應(yīng)的晶體形核速率和晶體生長速度。但常用的PH值調(diào)節(jié)劑和氨水等絡(luò)合劑不僅會將雜質(zhì)引入正極活性材料前驅(qū)體，而且會對環(huán)境造成污染，同時增加了生產(chǎn)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，確有必要提供一種工藝簡單、成本較低、可獲得形貌規(guī)則、粒徑分布均勻且可控的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，通過該制備方法獲得的鋰離子正極活性材料具有較高容量及較好的倍率性能。
[0006]一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其包括以下步驟:提供可溶于第一液相溶劑的金屬(M)源，并用該第一液相溶劑配置成金屬離子(Mx+)溶液，所述金屬元素M包括Mn、Co、N1、Fe以及V中的一種或幾種；選取碳酸鋰作為沉淀劑，配置成碳酸鋰懸濁液；將所述金屬離子溶液加入到所述碳酸鋰懸濁液中形成混合溶液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鹽沉淀物；分離并干燥所述碳酸鹽沉淀物；以及將所述碳酸鹽沉淀物與鋰源均勻混合后進(jìn)行燒結(jié)，即獲得鋰離子電池正極活性材料。
[0007]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明以碳酸鋰為沉淀劑，采用將金屬離子溶液加入到碳酸鋰懸濁液的方法來制備鋰離子電池正極活性材料前驅(qū)體。將金屬離子溶液加入到碳酸鋰懸濁液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，混合溶液中不溶的碳酸鋰隨著反應(yīng)的進(jìn)行不斷溶解來補(bǔ)充不斷轉(zhuǎn)化為沉淀的C032—，使混合溶液中的碳酸鋰始終處于飽和狀態(tài)，因此混合溶液具有穩(wěn)定的PH值，通過使該pH值在9到12范圍內(nèi)，能使沉淀反應(yīng)具有適當(dāng)且穩(wěn)定的晶核形成速率和晶體生長速率，能夠形成形貌規(guī)則、粒徑分布較為均勻的正極活性材料前驅(qū)體，不需加入其他調(diào)節(jié)PH值的試劑以及氨水等絡(luò)合劑，減少了環(huán)境污染，降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實施例提供的鋰離子正極活性材料的制備方法的流程圖。
[0009]圖2為本發(fā)明實施例1制備的尖晶石正極活性材料LiNia5Mnh5O4的SEM照片。
[0010]圖3為本發(fā)明對比例I制備的尖晶石正極活性材料LiNia5MnL504的SEM照片。
[0011]圖4為本發(fā)明實施例1制備的尖晶石正極活性材料LiNia5MnuO4的XRD測試圖。
[0012]圖5為本發(fā)明對比例I制備的尖晶石正極活性材料LiNia5Mnh5O4的XRD測試圖。
[0013]圖6為本發(fā)明實施例1制備的尖晶石正極活性材料LiNia5Mr^5O4在不同電流密度下的倍率性能測試圖。
[0014]圖7為本發(fā)明對比例I制備的尖晶石正極活性材料LiNia5Mr^5O4在不同電流密度下的倍率性能測試圖。
[0015]圖8為本發(fā)明實施例3制備的層狀正極活性材料Lih2Nia2Mna6O2的SEM照片。
[0016]圖9為本發(fā)明對比例5制備的層狀正極活性材料Lih2Nia2Mna6O2的SEM照片。
[0017]圖10為本發(fā)明實施例3制備的層狀正極活性材料Lih2Nia2Mna6O2的XRD測試圖。
[0018]圖11為本發(fā)明對比例5制備的層狀正極活性材料Lih2Nia2Mna6O2的XRD測試圖。
[0019]圖12為本發(fā)明實施例3制備的層狀正極活性材料Lih2Nia2Mna6O2在不同電流密度下的倍率性能測試圖。
[0020]圖13為本發(fā)明對比例5制備的層狀正極活性材料Lih2Nia2Mna6O2在不同電流密度下的倍率性能測試圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實施例鋰離子電池正極活性材料的制備方法。
[0022]本發(fā)明實施例提供一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其包括以下步驟:
[0023]S1，提供可溶于第一液相溶劑的金屬(M)源，并用該第一液相溶劑配置成金屬離子(Mx+)溶液，所述金屬元素M包括Mn、Co、N1、Fe以及V中的一種或幾種；
[0024]S2，選取碳酸鋰作為沉淀劑，配置成碳酸鋰懸濁液；
[0025]S3，將所述金屬離子溶液加入到所述碳酸鋰懸濁液中形成混合溶液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鹽沉淀物；
[0026]S4，分離并干燥所述碳酸鹽沉淀物；以及
[0027]S5，將所述碳酸鹽沉淀物與鋰源均勻混合后進(jìn)行燒結(jié)，即獲得鋰離子電池正極活性材料。
[0028]在上述步驟SI中，所述金屬源可以為一種金屬元素的化合物或多種金屬元素的化合物混合后形成的混合物。所述金屬元素至少包括一種可與鋰元素形成鋰離子電池正極活性材料的金屬元素。所述金屬元素包括Mn、Co、N1、Fe以及V中的一種。優(yōu)選地,所述金屬元素中至少有一種金屬元素是Ni或Mn。所述金屬元素還可包括對鋰離子電池正極活性材料進(jìn)行摻雜的金屬元素。所述金屬元素還可包括Sc、T1、Cr、Cu、Zn、Ga、Ge、Al、B1、Sn、Mg、Ca、B、Sn、Sb和Zr的一種或幾種。所述金屬源優(yōu)選為含有上述金屬元素的可溶性的鹽如硝酸鹽或硫酸鹽等。
[0029]所述金屬源可在所述第一液相溶劑中解離出金屬離子。優(yōu)選地，所述第一液相溶劑為水。
[0030]所述碳酸鋰懸濁液可通過將碳酸鋰加入到一第二液相溶劑中形成，該第二液相溶劑對碳酸鋰微溶，并能與碳酸鋰形成碳酸鋰懸濁液，從而使碳酸鋰在該第二液相溶劑中是始終處于飽和狀態(tài)。所述金屬源可在該第二液相溶劑中解離出金屬離子。優(yōu)選地，所述碳酸鋰加入該第二液相溶劑中形成的懸濁液的PH值范圍可在9至12。在20°C時，碳酸鋰在IOOg所述第二液相溶劑中的溶解度為0.0lg到lg。優(yōu)選地，所述第二液相溶劑可與第一液相溶劑相同。本發(fā)明實施例中所述配置碳酸鋰懸濁液的第二液相溶劑為水，采用水作為第二液相溶劑的碳酸鋰懸濁液的pH值為11到12 (0°C到100°C)。
[0031]在上述步驟S2中，所述碳酸鋰在反應(yīng)中作沉淀劑來使用，采用碳酸鋰為沉淀劑，避免了使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉等常用沉淀劑引入的鈉、鉀等陽離子雜質(zhì)，使后續(xù)高溫處理過程中生成的鋰離子正極材料不會含有NaxMy0、KxMyO等雜相。此外，在沉淀過程中，部分Li可進(jìn)入所述碳酸鹽沉淀物內(nèi)部，有利于Li與金屬元素在原子級別的混合，在后續(xù)高溫處理過程中，有利于Li層原子的占位，可以提高擴(kuò)散效率，降低熱處理的難度。在本發(fā)明中，用所述第二液相溶劑將碳酸鋰配置為碳酸鋰懸濁液來進(jìn)行沉淀反應(yīng)。所述碳酸鋰懸濁液中的碳酸鋰在所述第二液相溶劑中始終處于飽和狀態(tài)，使該碳酸鋰懸濁液具有穩(wěn)定的pH值。
[0032]在上述步驟S3中，不同于現(xiàn)有技術(shù)將沉淀劑加入金屬離子溶液的方法，本發(fā)明將金屬離子溶液加入作為沉淀劑的碳酸鋰懸濁液進(jìn)行沉淀反應(yīng)。由于碳酸鋰懸濁液中C032_的濃度較小，且碳酸鋰的沉淀平衡常數(shù)和所述碳酸鹽沉淀物的沉淀平衡常數(shù)相差較小，因此和直接將可溶性沉淀劑加入金屬離子溶液的方法不同，本發(fā)明所述沉淀反應(yīng)不會出現(xiàn)晶核形成速率過快而晶體生長速度過慢的情況。在沉淀過程中，混合溶液中不溶的碳酸鋰隨著沉淀反應(yīng)的進(jìn)行不斷溶解來補(bǔ)充不斷轉(zhuǎn)化為沉淀的C032—，使混合溶液中的碳酸鋰始終處于飽和狀態(tài)，即混合溶液中的0)32_濃度穩(wěn)定，使所述混合溶液的pH值穩(wěn)定。優(yōu)選地，在金屬離子溶液加入碳酸鋰懸濁液的過程中，碳酸鋰在該混合溶液中始終處于飽和狀態(tài)。優(yōu)選地，可通過控制碳酸鋰懸濁液的pH值為9到12，使沉淀反應(yīng)中混合溶液的pH值為9到12，從而使沉淀反應(yīng)具有適當(dāng)?shù)木Ш诵纬伤俾屎途w生長速度，獲得形貌規(guī)則、粒徑分布較為均勻的碳酸鹽沉淀物。
[0033]采用將金屬離子溶液加入碳酸鋰懸濁液的方法，不需要加入其他物質(zhì)來調(diào)控pH值，也無需加入絡(luò)合劑即可使沉淀反應(yīng)具有適當(dāng)?shù)木Ш诵纬伤俾屎途w生長速度，獲得形貌規(guī)則、粒徑分布較為均勻的碳酸鹽沉淀物。采用將金屬離子溶液加入碳酸鋰懸濁液的方法不僅能減少生產(chǎn)過程對環(huán)境帶來的污染，也能降低生產(chǎn)的成本。
[0034]一般地，碳酸鋰的用量只要使碳酸鋰懸濁液中C032—和金屬離子溶液中Mx+的摩爾比大于等于X:2即可。優(yōu)選地，碳酸鋰懸濁液中C032_和金屬離子溶液中Mx+的摩爾比大于X+0.01:2，即碳酸鋰的用量要過量。這樣可以保證碳酸鋰在混合溶液中始終處于飽和狀態(tài)，從而使混合溶液的PH值保持穩(wěn)定。過量的碳酸鋰可隨碳酸鹽沉淀物一起分離出來，并作為鋰源和碳酸鹽沉淀物一起進(jìn)行后續(xù)的燒結(jié)。
[0035]在上述步驟S3中，金屬離子溶液加入所述碳酸鋰懸濁液的方式可以是一次性加入、分批次加入或恒速加入。優(yōu)選地，可以將金屬離子溶液恒速加入所述碳酸鋰懸濁液中形成混合溶液。如前所述將金屬離子溶液加入所述碳酸鋰懸濁液進(jìn)行沉淀反應(yīng)時，混合溶液具有穩(wěn)定的PH值，以恒速將金屬離子溶液加入所述碳酸鋰懸濁液，可以使混合溶液中的金屬離子濃度保持穩(wěn)定。穩(wěn)定的PH值和穩(wěn)定的金屬離子濃度，使沉淀反應(yīng)具有穩(wěn)定的晶核形核速率和晶體生長速度。采用這種方法可以獲得形貌規(guī)則，粒徑分布均勻的碳酸鹽沉淀物。不同的加入速度可以得到粒徑分布不同的碳酸鹽沉淀物，從而可以制備出形貌規(guī)則，粒徑分布均勻且可控的鋰離子電池正極活性材料。
[0036]將金屬離子溶液恒速加入所述碳酸鋰懸濁液的方法不限，只要使加入速度可控即可?？梢詫⒔饘匐x子溶液恒速滴加到碳酸鋰懸濁液中，也可以將金屬離子溶液恒速泵入碳酸鋰懸濁液中。所述泵入是指采用溶液泵或工業(yè)泵等可控制流速的泵將金屬離子溶液恒速加入碳酸鋰懸濁液中。優(yōu)選地，可采用將金屬離子溶液泵入碳酸鋰懸濁液的方法，這種方法可以通過控制流速來控制金屬離子溶液的加入速度，操作簡單方便且適用于工業(yè)生產(chǎn)。
[0037]金屬離子溶液的加入速度與金屬離子溶液的濃度有關(guān)。不同的金屬離子溶液濃度以及不同金屬離子溶液加入速度可以制備出粒徑分布不同的碳酸鹽沉淀物，二者是相互配合的關(guān)系。一般情況下，金屬離子溶液的濃度大，金屬離子溶液的加入速度相對就?。唤饘匐x子溶液的濃度小，金屬離子溶液的加入速度相對就大。金屬離子溶液的濃度過大或過小，則會使金屬離子溶液的加入速度過小或過大，都會加大控制混合溶液中金屬離子的濃度的難度。金屬離子溶液的濃度范圍可為0.5mol/L到4mol/L，金屬離子溶液的加入速度范圍可為 5ml/min 至Ij 40ml/mino
[0038]上述將金屬離子溶液恒速加入碳酸鋰懸濁液形成混合溶液進(jìn)行沉淀反應(yīng)的方法，可進(jìn)一步包括在沉淀反應(yīng)過程中測定所述混合溶液PH值的步驟。當(dāng)沉淀反應(yīng)過程中混合溶液中未溶的碳酸鋰全部溶解，隨著沉淀反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，C032—的濃度會逐漸較小，混合溶液的PH值也會逐漸減小，此時，可以采用加速的方式加入剩余的金屬離子溶液，使所述混合溶液中金屬離子的濃度不斷增大，以使混合溶液中碳酸鹽沉淀物的過飽和度保持穩(wěn)定，從而使沉淀反應(yīng)的晶核形成速率始終保持一致，得到粒徑分布均勻的碳酸鹽沉淀物。優(yōu)選地，當(dāng)沉淀反應(yīng)過程中混合溶液的PH值小于9時，采用加速的方式加入剩余的金屬離子溶液。更優(yōu)選地，當(dāng)混合溶液的PH值小于10時，采用加速的方式加入剩余的金屬離子溶液。在本發(fā)明實施例中采用水為第二液相溶劑，因此當(dāng)PH值小于10.9時，采用加速的方式加入剩余的金屬離子溶液。
[0039]在上述步驟S3中，可進(jìn)一步包括一攪拌所述混合溶液的步驟。所述攪拌的目的是使溶液的溫度均勻，防止溶液局部濃度不均，同時也提高了溶質(zhì)擴(kuò)散的速率，有利于晶體成長，還可以防止生成的沉淀團(tuán)聚。攪拌速度過小，不能達(dá)到防止溶液局部濃度不均和防止生成的沉淀團(tuán)聚的目的。攪拌速度過大，會加快沉淀的晶核形成速率，而得到顆粒很小的沉淀，甚至得不到沉淀而形成無定形膠體，也容易使生成的沉淀摩擦、撞擊而破碎。優(yōu)選地，在所述金屬離子溶液加入所述碳酸鋰懸濁液之前，預(yù)先攪拌所述碳酸鋰懸濁液并持續(xù)到所述金屬離子溶液加入完畢后結(jié)束。所述攪拌速度范圍可以是200rpm到2000rpm。
[0040]在上述步驟S3中，所述沉淀反應(yīng)的反應(yīng)溫度可為15°C到60°C。過飽和度通常隨溫度的升高而降低，反應(yīng)溫度過高或過低都會造成沉淀晶核形成速率過高或過低，而造成金屬碳酸鹽沉淀粒徑分布過大或過小。優(yōu)選地，所述沉淀反應(yīng)過程中的反應(yīng)溫度保持在25°C到 45。。。
[0041]在上述步驟S4中，所述干燥方式不限，可采取自然風(fēng)干、加熱干燥、真空干燥等各種方式。優(yōu)選地，可采取加熱干燥的方式。所述加熱干燥的干燥溫度為50°C到150°C，干燥時間為3小時到15小時。
[0042]在上述步驟S5中，所述鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、硫酸鋰和氯化鋰中的一種或幾種。所述鋰源的用量根據(jù)鋰離子正極活性材料的結(jié)構(gòu)確定。所述鋰源的用量要過量，過量的鋰可用來補(bǔ)償在燒結(jié)過程中鋰的損耗。例如，當(dāng)制備尖晶石正極活性材料LiM2O4時，鋰源與沉淀物中Li與金屬元素M的摩爾比可大于1.05:2 ;當(dāng)制備層狀結(jié)構(gòu)正極活性材料LixMhO2時，鋰源與沉淀物中Li與金屬元素M的摩爾比大于(x+0.5): (1-x)。
[0043]在上述步驟S5中，所述燒結(jié)方式不限，可以是一次燒結(jié)，也可以是分段多次燒結(jié)。所述燒結(jié)的溫度可為700°C至950°C。所述燒結(jié)的時間可為8小時到20小時。
[0044]實施例1
[0045](I)按摩爾比N1:Mn=l: 3分別稱取硫酸鎳和硫酸錳，用去離子水溶解配制成金屬離子溶液，金屬離子溶液中金屬離子的濃度為1.2mol/L ；
[0046](2)用去離子水分散碳酸鋰形成碳酸鋰懸濁液，碳酸鋰和去離子水的質(zhì)量比為1:8 ；
[0047](3)將上述碳酸鋰碳酸鋰懸濁液置于反應(yīng)釜內(nèi)，在IOOOrpm攪拌速度下，控制反應(yīng)溫度為45°C，將所述金屬離子溶液以10ml/min流速泵入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，得到碳酸鹽沉淀物；
[0048](4)分離所述碳酸鹽沉淀物，并將所述碳酸鹽沉淀物在100°C下干燥10小時；
[0049](5)根據(jù)步驟(4)產(chǎn)物L(fēng)1、N1、Mn的含量，按L1: (Ni+Mn) =1.05:2的比例添加LiOH進(jìn)行均勻混合并研磨，在850°C下熱處理16小時后即獲得尖晶石正極活性材料LiNi0.sMiij 504。
[0050]對比列I
[0051]本對比例與上述實施例1基本相同，其區(qū)別僅在于，以碳酸鈉為沉淀劑，并將碳酸鈉加入到金屬離子溶液中，用氨水將PH調(diào)節(jié)為9到10之間進(jìn)行沉淀反應(yīng)，獲得碳酸鹽沉淀物。
[0052]實施例2
[0053](I)按摩爾比N1:Mg:Mn=0.48:0.02:1.5的比例分別稱取硫酸鎳、硫酸鎂和硫酸錳，用去離子水溶解配制成金屬離子溶液，金屬離子溶液的濃度為1.0moI/L ；
[0054](2)用去離子水分散碳酸鋰形成碳酸鋰懸濁液，碳酸鋰和去離子水的質(zhì)量比為1:9 ；
[0055](3)將上述碳酸鋰碳酸鋰懸濁液置于反應(yīng)釜內(nèi)，在IOOOrpm攪拌速度下，控制反應(yīng)溫度為25°C，將所述金屬離子溶液以10ml/min流速泵入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，得到碳酸鹽沉淀物；[0056](4)分離所述碳酸鹽沉淀物，并將所述碳酸鹽沉淀物在100°C下干燥10小時；
[0057](5)根據(jù)步驟(4)產(chǎn)物 L1、N1、Mn 的含量，按 L1: (Ni+Mg+Mn) =1.05:2 的比例添加LiOH進(jìn)行均勻混合并研磨，在850°C下熱處理16小時后即獲得尖晶石材料LiNi0.48^§0.5O4。
[0058]對比列2
[0059]本對比例與上述實施例3基本相同，其區(qū)別僅在于，以碳酸鈉為沉淀劑，并將碳酸鈉加入到金屬離子溶液中，用氨水將PH調(diào)節(jié)為9到10之間進(jìn)行沉淀反應(yīng)，獲得碳酸鹽沉淀物。
[0060]實施例3
[0061](I)按摩爾比N1:Mn=l: 3分別稱取硫酸鎳和硫酸錳，用去離子水溶解配制成金屬離子溶液，金屬離子溶液的濃度為1.2mol/L ；
[0062](2)用去離子水分散碳酸鋰形成碳酸鋰懸濁液，碳酸鋰和去離子水的質(zhì)量比為1:8 ；
[0063](3)將上述碳酸鋰碳酸鋰懸濁液置于反應(yīng)釜內(nèi)，在1400rpm攪拌速度下，控制反應(yīng)溫度為45°C，將所述金屬離子溶液以10ml/min流速泵入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，得到碳酸鹽沉淀；
[0064](4)分離所述金屬碳酸鹽沉淀物，并將所述金屬碳酸鹽沉淀物在100°C下干燥10小時；
[0065](5)根據(jù)步驟(4)產(chǎn)物1^、祖、111的含量，按1^:(祖+111)=1.2:0.8的比例添加LiOH進(jìn)行均勻混合并研磨，在850°C下熱處理16小時后即獲得層狀正極活性材料
Lil.2附0.2^110.6〇2。
[0066]對比列3
[0067]本對比例與上述實施例3基本相同，其區(qū)別僅在于，以碳酸鈉為沉淀劑，并將碳酸鈉加入到金屬離子溶液中，用氨水將PH調(diào)節(jié)為9到10之間進(jìn)行沉淀反應(yīng)，獲得碳酸鹽沉淀物。
[0068]表1
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，包括: 提供可溶于第一液相溶劑的金屬源，并用該第一液相溶劑配置成金屬離子Mx+溶液，所述金屬源中的金屬兀素M包括Mn、Co、N1、Fe以及V中的一種或幾種； 選取碳酸鋰作為沉淀劑，配置成碳酸鋰懸濁液； 將所述金屬離子溶液加入到所述碳酸鋰懸濁液中形成混合溶液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鹽沉淀物； 分離并干燥所述碳酸鹽沉淀物；以及 將所述碳酸鹽沉淀物與鋰源均勻混合后進(jìn)行燒結(jié)，即獲得鋰離子電池正極活性材料。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述金屬元素進(jìn)一步包括 Sc、T1、Cr、Cu、Zn、Ga、Ge、Al、B1、Sn、Mg、Ca、B、Sn、Sb 和 Zr 的一種或幾種。
3.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，在金屬離子溶液加入碳酸鋰懸濁液的過程中，碳酸鋰在該混合溶液中始終處于飽和狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述碳酸鋰懸濁液通過將碳酸鋰加入到一第二液相溶劑中形成，在20°C時，所述碳酸鋰在IOOg所述第二液相溶劑中的溶解度為0.0lg到lg。
5.如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述碳酸鋰懸濁液的pH值范圍為9到12。
6.如權(quán)利要求4和5中任意一項所述的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述第一液相溶劑和所述第二液相溶劑相同。
7.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述碳酸鋰懸濁液中C032_與所述金屬離子溶液中Mx+的摩爾比大于等于X:2。
8.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述將所述金屬離子溶液加入所述碳酸鋰懸濁液的方式為恒速加入。
9.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述沉淀反應(yīng)過程中的反應(yīng)溫度保持在15°C到60°C。
【文檔編號】H01M4/505GK103682309SQ201310633798
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】宋阜, 林建雄, 謝能建, 楊金洪, 錢文連, 高劍, 何向明, 王莉, 李建軍 申請人:廈門鎢業(yè)股份有限公司, 清華大學(xué)