一種具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法及應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有高振實(shí)密度鋰離子正極材料的制備方法及應(yīng)用，其制備方法是將過渡金屬鹽分散在含有六次甲基四胺的醇水混合溶液中，得到分散液；所述分散液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，即得過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體；所述過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體進(jìn)行熱處理，即得過渡金屬氧化物前驅(qū)體；所得過渡金屬氧化物前驅(qū)體與鋰鹽混合后置于高溫下進(jìn)行煅燒，即得形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形，且分布范圍寬的高振實(shí)密度的鋰離子電池正極材料，該制備方法具有成本低、操作簡單、環(huán)境友好等特點(diǎn)，可用于制備優(yōu)異倍率性能和長循環(huán)壽命的鋰離子電池。
【專利說明】
一種具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明具體涉及一種鋰離子電池正極材料制備方法，特別涉及一種具有高振實(shí)密度的鋰離子正極材料的制備方法，以及在制備高能量密度和高倍率性能的鋰離子電池中的應(yīng)用，屬于鋰離子電池制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今，鋰離子電池已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)電子設(shè)備，例如智能手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，筆記本電腦等。近些年來，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的飛速發(fā)展促進(jìn)了鋰離子二次電池技術(shù)的突飛猛進(jìn)。但是，目前的鋰離子電池正極材料，例如鈷酸鋰，尖晶石錳酸鋰，磷酸鐵鋰，都具有振實(shí)密度低的缺點(diǎn)，因此導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度不能夠滿足未來電動(dòng)汽車的要求。研究并開發(fā)一種具有高振實(shí)密度的正極材料成為了研究人員的共同目標(biāo)。
[0003]在傳統(tǒng)的正極材料制備過程中，固相法和共沉淀法是兩種應(yīng)用最廣泛的制備方法。但是在由于材料的形貌和粒徑在固相法中無法得到有效的控制，因此合成出的正極材料往往振實(shí)密度較低。雖然共沉淀法可以合成出具有規(guī)則形貌的正極材料，在一定程度上提高了振實(shí)密度，但是無法避免大量的使用堿性絡(luò)合劑，對(duì)環(huán)境造成了很大的污染。因此，尋找一種操作簡單，成本低并且環(huán)境友好的制備方法勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種制備形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形，且粒徑分布范圍寬的高振實(shí)密度正極材料的方法，該方法操作簡單，成本低，環(huán)境友好，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供所述具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料在制備鋰離子電池中的應(yīng)用，制備的鋰離子電池表現(xiàn)出較好的倍率性能和循環(huán)壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，該制備方法是將過渡金屬鹽分散在含有六次甲基四胺的醇水混合溶液中，得到分散液;所述分散液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，于100°C?200°C溫度下進(jìn)行水熱反應(yīng)，即得過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體;所述過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體置于300°C?500°C溫度下進(jìn)行熱處理，SP得過渡金屬氧化物前驅(qū)體;所得過渡金屬氧化物前驅(qū)體與鋰鹽混合后置于400 0C?1000 0C溫度下進(jìn)行煅燒，即得。
[0007]優(yōu)選的方案，含有六次甲基四胺的醇水混合溶液由六次甲基四胺水溶液與醇類溶劑按體積比1: (0.1?5.0)混合而成。
[0008]較優(yōu)選的方案，六次甲基四胺水溶液中六次甲基四胺的濃度為0.0ImoI/L?1.0mol/Lo
[0009]較優(yōu)選的方案，醇類溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、二甘醇、三甘醇、丁醇中至少一種。
[0010]優(yōu)選的方案，過渡金屬鹽為N1、Co或Mn的可溶性鹽中至少一種。
[0011]較優(yōu)選的方案，過渡金屬鹽為N1、Co和Mn的氯化鹽、羧酸鹽或硝酸鹽中的至少一種。
[0012]優(yōu)選的方案，鋰鹽為LiCl、LiN03、Li0H、Li2C03、CH3⑶OLi中的至少一種。鋰鹽的用量按設(shè)計(jì)的含猛、鈷或鎳的正極材料反應(yīng)理論比例添加。
[0013]優(yōu)選的方案，水熱反應(yīng)時(shí)間為5h?48h。
[0014]優(yōu)選的方案，熱處理時(shí)間為2h?10h。
[0015]優(yōu)選的方案，煅燒時(shí)間為Sh?48h。
[0016]較優(yōu)選的方案，制備的正極材料形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒，尺寸分布在0.Ιμπι?ΙΟμπι之間。
[0017]優(yōu)選的方案，制備的正極材料由以下成分構(gòu)成:尖晶石結(jié)構(gòu)的LiM204，M= N1、Mn中至少一種；和/或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的LiM(h ,M = N1、Co、Mn中至少一種；和/或富鋰猛正極材料xLi2Mn03.(l-x)LiM02，0.l〈x〈0.9，M=N1、Co、Mn中至少一種。
[0018]本發(fā)明還提供了所述的具有高振實(shí)密度的鋰離子電池正極材料的應(yīng)用，將所述的具有高振實(shí)密度的鋰離子電池正極材料作為應(yīng)用制備鋰離子電池。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案的關(guān)鍵是在于將過渡金屬鹽置于含有六次甲基四胺的醇水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，能獲得粒度分布較寬、且形貌呈標(biāo)準(zhǔn)球形的前驅(qū)體材料。在水熱反應(yīng)的溫度和壓力條件下，六次甲基四胺在水中分解反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w而在水中形成碳酸根離子，過渡金屬鹽可以迅速與溶液中的碳酸根反應(yīng)生成納米級(jí)過渡金屬碳酸鹽晶體，過渡金屬碳酸鹽在醇類溶劑的吸附作用下形成不同寬粒徑分布的球形過渡金屬碳酸鹽沉淀前驅(qū)體，而前驅(qū)體在后續(xù)的鋰化及煅燒過程中能保持其前驅(qū)體結(jié)構(gòu)，而寬分布的球形正極材料能實(shí)現(xiàn)密集堆積，獲得高振實(shí)密度。
[0020]本發(fā)明的制備具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的方法，包括以下具體步驟:
[0021]I)將六次甲基四胺按照0.01?1.0mol/L的濃度溶于去離子水中，攪拌后形成均勻的溶液，然后按照六次甲基四胺水溶液與醇類溶劑體積比為I: (0.1?5.0)的比例加入醇類溶劑，并持續(xù)攪拌至形成均勻穩(wěn)定的混合溶液；
[0022]2)將N1、Co和Mn的氯化鹽、羧酸鹽或硝酸鹽中的至少一種，加入到步驟I)的混合溶液中，持續(xù)攪拌0.3?5h后形成均勻的過渡金屬鹽溶液；
[0023]3)將步驟2)中的過渡金屬鹽溶液加入至反應(yīng)釜中，密封后放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在100°C?200°C的溫度下保溫5h?48h，自然冷卻至室溫后，取出過渡金屬碳酸鹽沉淀，經(jīng)過過濾洗滌后，在60 °C?120 0C溫度下，烘干得到過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體；
[0024]4)將步驟3)中得到的前驅(qū)體在馬弗爐內(nèi)300°C?500°C溫度下保溫2h?10h，得到氧化物前驅(qū)體；
[0025]5)根據(jù)正極材料(LiM204，M = Ni和/或Mn;和/或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的LiM02，M=N1、Co、Mn中至少一種；和/或富鋰猛正極材料xLi2Mn03.(l-x)LiM02，(0.l〈x〈0.9，M = N1、Co、Mn中至少一種)的化學(xué)計(jì)量比稱量1^(:1、1^勵(lì)3、1^0!1、1^尤03、0130)01^中的至少一種，然后與氧化物前驅(qū)體均勻混合后，在馬弗爐內(nèi)400°C?1000°C下保溫Sh?48h，自然冷卻至室溫后，得到高振實(shí)密度正極材料。
[0026]本發(fā)明的具有高振實(shí)密度的鋰離子電池正極材料用于制備鋰離子電池:將具有高振實(shí)密度的鋰離子電池正極材料與導(dǎo)電劑(導(dǎo)電炭黑)和粘結(jié)劑(PVDF)及少量NMP經(jīng)研磨充分混合形成均勻的糊狀物，涂覆在鋁箔基體上作為測試電極，以金屬鋰作為對(duì)電極制成扣式電池，其電解液為IM LiPF6/EC:DMC(V:V=l:l)o
[0027]相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果:
[0028]1、本發(fā)明的技術(shù)方案通過采用特殊的水熱反應(yīng)體系，能獲得寬粒度分布，且形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形的過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體，在此基礎(chǔ)上結(jié)合高溫原位分解等化學(xué)反應(yīng)，得到的正極材料能保持前驅(qū)體的基本形貌，形成粒徑寬分布的球形顆粒正極材料，小粒徑的球形顆粒正極材料可以充分填充在大粒徑球形顆粒正極材料縫隙中，可獲得可密集堆積的高振實(shí)密度的正極材料，其振實(shí)密度在可達(dá)3.8g/cm3，(現(xiàn)有的類似材料一般振實(shí)密度在2.8左右)。
[0029]2、本發(fā)明的技術(shù)方案以水熱法結(jié)合煅燒工藝來制備高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料，具有操作簡單、容易放大生產(chǎn)，且對(duì)環(huán)境沒有污染，綠色可控，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的固相法和共沉淀法。
[0030]3、本發(fā)明的高振實(shí)密度正極材料作為鋰離子正極材料用于制備鋰離子電池，使鋰離子電子表現(xiàn)出較好的倍率性能和較長循環(huán)壽命。
【附圖說明】
[0031]【圖1】為實(shí)施例1中合成的過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體掃描電鏡圖(SEM)。
[0032]【圖2】為實(shí)施例1中合成的0.5Li2Mn03.0.5LiN1.5CoQ.2Mn0.3O2正極材料X射線衍射(XRD)圖。
[0033]【圖3】為實(shí)施例1中合成的0.5Li2Mn03.0.5LiN1.5CoQ.2Mn0.3O2正極材料在IC倍率下100次循環(huán)性能曲線圖。
[0034]【圖4】為該方法得到的高振實(shí)密度正極材料與傳統(tǒng)方法制備的正極材料顆粒堆積示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下實(shí)施例旨在對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
做進(jìn)一步詳細(xì)說明，而本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍不受實(shí)施例限制。
[0036]實(shí)施例1
[0037](I)將六次甲基四胺按照0.05mol/L的濃度溶于去離子水中，攪拌后形成均勻的溶液，然后按照與六次甲基四胺水溶液體積比為0.1的比例加入乙二醇，并持續(xù)攪拌至形成均勾穩(wěn)定的混合溶液。
[0038](2)以合成高比容量富鋰層狀氧化物正極材料為例，按照0.5Li2Mn03.0.5LiNiQ.5CoQ.2Mn().302的化學(xué)計(jì)量比稱取所需的M(CH3COO)2(M = Ni，Co，Mn)，并加入到步驟
(I)的混合溶液中，持續(xù)攪拌0.5h后形成均勻的過渡金屬鹽溶液。
[0039](3)將步驟(2)中的過渡金屬鹽溶液加入至反應(yīng)釜中，密封后放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在160°C的溫度下保溫24h，自然冷卻至室溫后取出過渡金屬碳酸鹽沉淀，經(jīng)過過濾洗滌后在80°C下烘干得到過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體。
[0040](4)將步驟(3)中得到的前驅(qū)體在馬弗爐內(nèi)450°C下保溫5h得到氧化物前驅(qū)體。根據(jù)正極材料0.5Li2Mn03.0.5LiNiQ.5CoQ.2Mn().302的化學(xué)計(jì)量比稱量L1H，然后與氧化物前驅(qū)體均勻混合后，在馬弗爐內(nèi)800°C下保溫12h，自然冷卻至室溫后得到形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒，尺寸分布在0.Ιμπι?ΙΟμπι之間，振實(shí)密度為3.8g/cm3的正極材料。
[0041 ] (5)稱取0.48g上述條件下制得的高振實(shí)密度0.5Li2Mn03.0.5LiN1.5Co0.2Mn0.3O2正極材料，加入0.05g導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電劑，0.05g PVDF作為粘結(jié)劑，加少量NMP經(jīng)研磨充分混合形成均勻的糊狀物，涂覆在鋁箔基體上作為測試電極，以金屬鋰作為對(duì)電極制成扣式電池，其電解液為IM LiPF6/EC:DMC(V:V=l:1)，測試充放電倍率為1C。
[0042]采用本實(shí)施例制備的高振實(shí)密度0.5Li2Mn03.0.5LiNiQ.5CoQ.2Mn().302正極材料，其材料表征和電化學(xué)性能如圖1?4所示:
[0043]圖1中可看出過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體具有粒徑分布廣泛的球形形貌。
[0044]圖2中可看到該方法得到的0.5Li2Mn03.0.5LiN1.5CoQ.2Mn0.3O2正極材料具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)特征并且無雜相出現(xiàn)。
[0045]圖3中表明采用該方法得到的0.5Li2Mn03.0.5LiN1.5Co0.2Mn0.3O2正極材料制成的電極，在室溫下在IC倍率下恒流放電時(shí)，循環(huán)100次后比容量仍可保持在240mAh/g ；表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
[0046]圖4中可以看到該方法得到的正極材料顆粒相互堆積時(shí)，堆積間隙會(huì)被粒度較小的球形顆粒所填充，因此該正極材料具有較高的振實(shí)密度。
[0047]實(shí)施例2
[0048](I)將六次甲基四胺按照0.15mol/L的濃度溶于去離子水中，攪拌后形成均勻的溶液，然后按照與六次甲基四胺水溶液體積比為0.5的比例加入乙醇，并持續(xù)攪拌至形成均勻穩(wěn)定的混合溶液。
[0049](2)以合成高比容量富鋰層狀氧化物正極材料為例，按照0.3Li2Mn03.0.7LiNiQ.333CoQ.333Mn().33302的化學(xué)計(jì)量比稱取所需的MCI (M = Ni ,Co,Mn),并加入到步驟(I)的混合溶液中，持續(xù)攪拌0.5h后形成均勻的過渡金屬鹽溶液。
[0050](3)將步驟(2)中的過渡金屬鹽溶液加入至反應(yīng)釜中，密封后放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在140°C的溫度下保溫36h，自然冷卻至室溫后取出過渡金屬碳酸鹽沉淀，經(jīng)過過濾洗滌后在80°C下烘干得到過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體。
[0051](4)將步驟(3)中得到的前驅(qū)體在馬弗爐內(nèi)400°C下保溫Sh得到氧化物前驅(qū)體。根據(jù)正極材料0.3Li2Mn03.0.7LiN1.333Co0.333Mn().33302的化學(xué)計(jì)量比稱量Li2C03，然后與氧化物前驅(qū)體均勻混合后，在馬弗爐內(nèi)900°C下保溫20h，自然冷卻至室溫后得到形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒，尺寸分布在0.Ιμπι?ΙΟμπι之間，振實(shí)密度為3.2g/cm3的正極材料。
[0052](5)稱取0.48g上述條件下制得的高振實(shí)密度0.3Li2Mn03.0.7LiN1.333Co0.333Mn0.333θ2正極材料，加入0.05g導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電劑，0.05g PVDF作為粘結(jié)劑，加少量NMP經(jīng)研磨充分混合形成均勻的糊狀物，涂覆在鋁箔基體上作為測試電極，以金屬鋰作為對(duì)電極制成扣式電池，其電解液為IM LiPFe/EC: DMC(V: V = 1:1)，測試充放電倍率為1C。
[0053]采用該方法得到的0.3Li2Mn03.0JLiN1.333CoQ.333Mn().33302正極材料制成的電極，在室溫下在IC倍率下恒流放電時(shí)，循環(huán)100次后比容量仍可保持在238mAh/g;表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
[0054]實(shí)施例3
[0055](I)將六次甲基四胺按照0.5mol/L的濃度溶于去離子水中，攪拌后形成均勻的溶液，然后按照與六次甲基四胺水溶液體積比為1.5的比例加入二甘醇，并持續(xù)攪拌至形成均勾穩(wěn)定的混合溶液。
[0056](2)以合成高比容量富鋰層狀氧化物正極材料為例，按照0.7Li2Mn03.0.3LiNiQ.6CoQ.2Mn().202的化學(xué)計(jì)量比稱取所需的MN03(M=Ni，Co，Mn)，并加入到步驟(I)的混合溶液中，持續(xù)攪拌0.5h后形成均勻的過渡金屬鹽溶液。
[0057](3)將步驟(2)中的過渡金屬鹽溶液加入至反應(yīng)釜中，密封后放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在180°C的溫度下保溫10h，自然冷卻至室溫后取出過渡金屬碳酸鹽沉淀，經(jīng)過過濾洗滌后在80°C下烘干得到過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體。
[0058](4)將步驟(3)中得到的前驅(qū)體在馬弗爐內(nèi)500°C下保溫4h得到氧化物前驅(qū)體。根據(jù)正極材料0.7Li2Mn03.0.3LiNiQ.6CoQ.2Mn().202的化學(xué)計(jì)量比稱量LiCl，然后與氧化物前驅(qū)體均勻混合后，在馬弗爐內(nèi)700°C下保溫36h，自然冷卻至室溫后得到形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒，尺寸分布在0.Ιμπι?ΙΟμπι之間，振實(shí)密度為3.5g/cm3的正極材料。
[0059](5)稱取0.48g上述條件下制得的高振實(shí)密度0.7Li2Mn03.0.3LiN1.6Co0.2Mn0.2O2正極材料，加入0.05g導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電劑，0.05g PVDF作為粘結(jié)劑，加少量NMP經(jīng)研磨充分混合形成均勻的糊狀物，涂覆在鋁箔基體上作為測試電極，以金屬鋰作為對(duì)電極制成扣式電池，其電解液為IM LiPF6/EC:DMC(V:V=l:1)，測試充放電倍率為1C。
[0060]采用該方法得到的0.7Li2Mn03.0.3LiNiQ.6CoQ.2Mn().202正極材料制成的電極，在室溫下在IC倍率下恒流放電時(shí)，循環(huán)100次后比容量仍可保持在260mAh/g;表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
[0061 ] 實(shí)施例4
[0062](I)將六次甲基四胺按照1.0mol/L的濃度溶于去離子水中，攪拌后形成均勻的溶液，然后按照與六次甲基四胺水溶液體積比為2.5的比例加入三甘醇，并持續(xù)攪拌至形成均勾穩(wěn)定的混合溶液。
[0063](2)以合成高比容量富鎳層狀氧化物正極材料為例，按照LiN1.8Co0.1Mn0.102的化學(xué)計(jì)量比稱取所需的M(CH3COO)2(Μ = Ni，Co，Mn)，并加入到步驟(I)的混合溶液中，持續(xù)攪拌
0.5h后形成均勻的過渡金屬鹽溶液。
[0064](3)將步驟(2)中的過渡金屬鹽溶液加入至反應(yīng)釜中，密封后放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在200 V的溫度下保溫24h，自然冷卻至室溫后取出過渡金屬碳酸鹽沉淀，經(jīng)過過濾洗滌后在80°C下烘干得到過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體。
[0065](4)將步驟(3)中得到的前驅(qū)體在馬弗爐內(nèi)450°C下保溫Sh得到氧化物前驅(qū)體。根據(jù)正極材料LiN1.SCoth1MntL1O2的化學(xué)計(jì)量比稱量LiNO3,然后與氧化物前驅(qū)體均勻混合后，在馬弗爐內(nèi)850°C下保溫48h，自然冷卻至室溫后得到形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒，尺寸分布在0.1μπι?ΙΟμπι之間，振實(shí)密度為3.8g/cm3的正極材料。
[0066](5)稱取0.48g的上述制得的高振實(shí)密度LiNith8Coth1Mnth1O2正極材料，加入0.05g導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電劑，0.05g PVDF作為粘結(jié)劑，加少量NMP經(jīng)研磨充分混合形成均勻的糊狀物，涂覆在鋁箔基體上作為測試電極，以金屬鋰作為對(duì)電極制成扣式電池，其電解液為IMLiPF6/EC:DMC(V:V=l:1)，測試充放電倍率為 1C。
[0067]采用該方法得到的LiN1.8Co0.1Mn0.102正極材料制成的電極，在室溫下在IC倍率下恒流放電時(shí)，循環(huán)100次后比容量仍可保持在185mAh/g;表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
[0068]實(shí)施例5
[0069](I)將六次甲基四胺按照0.8mol/L的濃度溶于去離子水中，攪拌后形成均勻的溶液，然后按照與六次甲基四胺水溶液體積比為4.5的比例加入乙醇，并持續(xù)攪拌至形成均勻穩(wěn)定的混合溶液。
[0070](2)以合成高比容量鎳錳尖晶石氧化物正極材料為例，按照LiN1.5Mm.504的化學(xué)計(jì)量比稱取所需的M(CH3COO)2(M = Ni，Co，Mn)，并加入到步驟(I)的混合溶液中，持續(xù)攪拌
0.5h后形成均勻的過渡金屬鹽溶液。
[0071](3)將步驟(2)中的過渡金屬鹽溶液加入至反應(yīng)釜中，密封后放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在180°C的溫度下保溫36h，自然冷卻至室溫后取出過渡金屬碳酸鹽沉淀，經(jīng)過過濾洗滌后在80°C下烘干得到過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體。
[0072](4)將步驟(3)中得到的前驅(qū)體在馬弗爐內(nèi)500°C下保溫Sh得到氧化物前驅(qū)體。根據(jù)正極材料LiNiQ.5Mm.504的化學(xué)計(jì)量比稱量CH3COOLi,然后與氧化物前驅(qū)體均勻混合后，在馬弗爐內(nèi)950°C下保溫40h，自然冷卻至室溫后得到形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒，尺寸分布在0.Ιμπι?I Ομπι之間，振實(shí)密度為3.6g/cm3的正極材料。
[0073](5)稱取0.48g的上述制得的高振實(shí)密度LiN1.5Mm.504正極材料，加入0.05g導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電劑，0.05g PVDF作為粘結(jié)劑，加少量NMP經(jīng)研磨充分混合形成均勻的糊狀物，涂覆在鋁箔基體上作為測試電極，以金屬鋰作為對(duì)電極制成扣式電池，其電解液為IMLiPF6/EC:DMC(V:V=l:1)，測試充放電倍率為 1C。
[0074]采用該方法得到的LiN1.5Mm.504正極材料制成的電極，在室溫下在IC倍率下恒流放電時(shí)，循環(huán)100次后比容量仍可保持在140mAh/g，電壓平臺(tái)在4.5V以上;表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:將過渡金屬鹽分散在含有六次甲基四胺的醇水混合溶液中，得到分散液;所述分散液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，于100°C?200°C溫度下進(jìn)行水熱反應(yīng)，即得過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體;所述過渡金屬碳酸鹽前驅(qū)體置于300°C?500°C溫度下進(jìn)行熱處理，即得過渡金屬氧化物前驅(qū)體;所得過渡金屬氧化物前驅(qū)體與鋰鹽混合后置于400°C?1000°C溫度下進(jìn)行煅燒，即得。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:所述的含有六次甲基四胺的醇水混合溶液由六次甲基四胺水溶液與醇類溶劑按體積比1:(0.1?5.0)混合而成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:所述的六次甲基四胺水溶液中六次甲基四胺的濃度為0.0lmol/L?l.0mol/L。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、二甘醇、三甘醇、丁醇中至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:所述的過渡金屬鹽為N1、Co或Mn的可溶性鹽中至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:所述的過渡金屬鹽為N1、Co和Mn的氯化鹽、羧酸鹽或硝酸鹽中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:所述的鋰鹽為LiCl、LiN03、Li0H、Li2C03、CH3C00Li中的至少一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:水熱反應(yīng)時(shí)間為5h?48h;熱處理時(shí)間為2h?1011;煅燒時(shí)間為811?4811。9.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的具有高振實(shí)密度鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:制備的正極材料形貌為標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒，尺寸分布在0.Ιμπι?ΙΟμπι之間，制備的正極材料由以下成分構(gòu)成:具有尖晶石結(jié)構(gòu)的1^12041=附、111中至少一種;和/或具有層狀結(jié)構(gòu)的1^102，]/[=附、(]0、]\111中至少一種；和/或富鋰猛正極材料xLi2Mn03.(l_x)LiM02，0.1<x〈0.9，M=N1、Co 或 Mn 中至少一種。10.權(quán)利要求9所述的制備方法制備的具有高振實(shí)密度的鋰離子電池正極材料的應(yīng)用，其特征在于:應(yīng)用制備鋰離子電池。
【文檔編號(hào)】H01M4/525GK106058170SQ201610382018
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】賴延清, 張治安, 徐 明, 張凱, 李劼
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)