一種復(fù)合正極材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種既解決了錳酸鋰容量低的問(wèn)題，同時(shí)也提高了錳酸鋰的循環(huán)性能的復(fù)合正極材料的制備方法。包括以下步驟：稱取LiMn2O4和制備LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物和鋁源化合物按照物質(zhì)的量1.05∶0.8∶0.15∶0.05，先將鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物和鋁源化合物放入行星球磨機(jī)中加入適量去離子水進(jìn)行球磨30分鐘，再將LiMn2O4加入到混合溶液中球磨30分鐘，在100℃?120℃下干燥8?24小時(shí)，得到干燥樣品。將干燥樣品在空氣或氧氣氣氛中以2?10℃/分鐘的速率升溫至400?600℃并恒溫5?10小時(shí)，冷卻至室溫得到預(yù)燒樣品，將預(yù)燒后樣品放入行星球磨機(jī)中球磨5分鐘后取出以2?10℃/分鐘的速率升溫至750?950℃并恒溫10?24小時(shí)，自然冷卻至室溫，得到LiNi0.8Co0.15Al0.05O2包覆LiMn2O4正極材料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種復(fù)合正極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池電極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合正極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]尖晶石型LiMn2O4具有安全性好、原材豐富、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在動(dòng)力鋰離子電池及儲(chǔ)能鋰離子電池領(lǐng)域中都具有很好的發(fā)展?jié)摿Γ淠芰棵芏鹊?，循環(huán)性能較差的缺點(diǎn)大大限制了 LiMn2O4在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)主要對(duì)LiMn2O4通過(guò)摻雜改性來(lái)提高其循環(huán)性能或者提高其容量，提高了循環(huán)性能，容量發(fā)揮方面就很低，提高了容量，循環(huán)性能就很差，所謂魚(yú)和熊掌不能兼得，本發(fā)明主要通過(guò)對(duì)錳酸鋰表面進(jìn)行包覆鎳鈷鋁酸鋰材料的方法，對(duì)其容量及循環(huán)性能同時(shí)的改善和提聞。
[0004]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種復(fù)合正極材料的制備方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種既解決了錳酸鋰容量低的問(wèn)題，同時(shí)也提高了錳酸鋰的循環(huán)性能的復(fù)合正極材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明的復(fù)合正極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)按照 LiMn2O4 與 LiNiasCoai5Ala05O2 的質(zhì)量比為 1:1 ?10: 1，稱取 LiMn2O4和制備LiNiasCoai5Alu5O2的鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物和鋁源化合物按照物質(zhì)的量1.05: 0.8: 0.15: 0.05，先將鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物和鋁源化合物放入行星球磨機(jī)中加入適量去離子水進(jìn)行球磨30分鐘，再將LiMn2O4加入到混合溶液中球磨30分鐘，在100°C _120°C下干燥8-24小時(shí)，得到干燥樣品。
[0008]本發(fā)明所述鋰源化合物為碳酸鋰或氫氧化鋰，鎳源化合物為氫氧化鎳、氯化鎳或硝酸鎳，鈷源化合物為氧化鈷、碳酸鈷或硝酸鈷，招源化合物為氣氧化招或氧化招。
[0009]2)將步驟I中所獲得的干燥樣品在空氣或氧氣氣氛中以2-10°C /分鐘的速率升溫至400-60(TC并恒溫5-10小時(shí)，冷卻至室溫得到預(yù)燒樣品，將預(yù)燒后樣品放入行星球磨機(jī)中球磨5分鐘后取出以2-10°C /分鐘的速率升溫至750-950°C并恒溫10-24小時(shí)，自然冷卻至室溫，得到LiNiasCoai5Ala05O2包覆LiMn2O4正極材料。
[0010]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):既解決了錳酸鋰容量低的問(wèn)題，同時(shí)也提高了錳酸鋰的循環(huán)性能，此外本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?。
[0011]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
【附圖說(shuō)明】
:
[0012]圖1為包覆鎳鈷鋁酸鋰的錳酸鋰充放電曲線；
[0013]圖2為包覆鎳鈷鋁酸鋰的錳酸鋰循環(huán)曲線；
[0014]圖3為未包覆鎳鈷鋁酸鋰的錳酸鋰充放電曲線；
[0015]圖4為未包覆鎳鈷鋁酸鋰的錳酸鋰循環(huán)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0018]一種復(fù)合正極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0019]I)按照 LiMn2O4 與 LiNiasCoai5Ala05O2 的質(zhì)量比為 1:1 ?10: 1，稱取 LiMn2O4和制備LiNiasCoai5Alu5O2的鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物和鋁源化合物按照物質(zhì)的量1.05: 0.8: 0.15: 0.05，先將鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物和鋁源化合物放入行星球磨機(jī)中加入適量去離子水進(jìn)行球磨30分鐘，再將LiMn2O4加入到混合溶液中球磨30分鐘，在100°C _120°C下干燥8-24小時(shí)，得到干燥樣品。
[0020]本發(fā)明所述鋰源化合物為碳酸鋰或氫氧化鋰，鎳源化合物為氫氧化鎳、氯化鎳或硝酸鎳，鈷源化合物為氧化鈷、碳酸鈷或硝酸鈷，招源化合物為氣氧化招或氧化招。
[0021]2)將步驟I中所獲得的干燥樣品在空氣或氧氣氣氛中以2-10°C /分鐘的速率升溫至400-60(TC并恒溫5-10小時(shí)，冷卻至室溫得到預(yù)燒樣品，將預(yù)燒后樣品放入行星球磨機(jī)中球磨5分鐘后取出以2-10°C /分鐘的速率升溫至750-950°C并恒溫10-24小時(shí)，自然冷卻至室溫，得到LiNiasCoai5Ala05O2包覆LiMn2O4正極材料。
[0022]實(shí)例I
[0023]稱取320g市售高溫固相法制備的LiMn2O4,按照合成80g LiNi0.8Co0.15A10.0502所需的鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物、鋁源化合物稱取碳酸鋰30.72g、氫氧化鎳61.74g、氧化鈷10.02g、氫氧化鋁3.25g置入行星球磨機(jī)中，加入400g去離子水球磨30分鐘后將360g LiMn2O4置入行星球磨機(jī)中，再球磨30分鐘，將混合溶液在120°C的烘箱中干燥10小時(shí)，將干燥產(chǎn)物置入馬弗爐中，以3°C /分鐘的速率升溫至550°C并恒溫8小時(shí)，自然冷卻至室溫得到預(yù)燒產(chǎn)物，將預(yù)燒產(chǎn)物置入行星球磨機(jī)中球磨5分鐘后置入馬弗爐中以5°C /分鐘的速率升溫至880°C恒溫16小時(shí)，自然冷卻至室溫，得到LiNiasCOai5Ala(]502包覆LiMn2O4正極材料。
[0024]本實(shí)施例制得的LiNiQ.sCoai5AlQ.Q502包覆LiMn2O4正極材料制成2025扣式電池
2.75V?4.3V、0.1C下的放電容量達(dá)到123.lmAh/g(圖1)，IC循環(huán)100次容量保持率為99% (圖2)。未包覆LiMn204正極材料制成2025扣式電池2.75V?4.3V、0.1C下的放電容量為104.1 mAh/g(圖3)，IC循環(huán)100次容量保持率為90% (圖4)。
[0025]實(shí)例2
[0026]稱取360g市售高溫固相法制備的LiMn2O4,按照合成40g LiNi0.8Co0.15A10.0502所需的鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物、鋁源化合物稱取氫氧化鋰9.96g、氯化鎳31.35g、碳酸鈷7.43g、氧化鋁1.06g置入行星球磨機(jī)中，加入400g去離子水球磨30分鐘后將320gLiMn2O4置入行星球磨機(jī)中，再球磨30分鐘，將混合溶液在120°C的烘箱中干燥10小時(shí)，將干燥產(chǎn)物置入馬弗爐中，以5°C /分鐘的速率升溫至500°C并恒溫10小時(shí)，自然冷卻至室溫得到預(yù)燒產(chǎn)物，將預(yù)燒產(chǎn)物置入行星球磨機(jī)中球磨5分鐘后置入馬弗爐中以5°C /分鐘的速率升溫至820°C恒溫24小時(shí)，自然冷卻至室溫，得到LiNiasCO(115Ala(]502包覆LiMn2O4正極材料。
[0027]本實(shí)施例制得的LiNiasCoa 15A1Q.Q502包覆LiMn2O4正極材料制成2025扣式電池
2.75V?4.3V、0.1C下的放電容量達(dá)到113.5mAh/g，IC循環(huán)100次容量保持率為98%。
[0028]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合正極材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)按照LiMn2O4 與 LiNiasCoai5Ala05O2 的質(zhì)量比為 I: I ?10: 1，稱取 LiMn2O4 和制備LiNiasCoai5Alu5O2的鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物和鋁源化合物按照物質(zhì)的量1.05: 0.8: 0.15: 0.05，先將鋰源化合物、鎳源化合物、鈷源化合物和鋁源化合物放入行星球磨機(jī)中加入適量去離子水進(jìn)行球磨30分鐘，再將LiMn2O4加入到混合溶液中球磨30分鐘，在100°C -120°C下干燥8-24小時(shí)，得到干燥樣品。 2)將步驟I中所獲得的干燥樣品在空氣或氧氣氣氛中以2-10°C/分鐘的速率升溫至400-60(TC并恒溫5-10小時(shí)，冷卻至室溫得到預(yù)燒樣品，將預(yù)燒后樣品放入行星球磨機(jī)中球磨5分鐘后取出以2-10°C /分鐘的速率升溫至750-950°C并恒溫10-24小時(shí)，自然冷卻至室溫，得到LiNiasCoai5Ala05O2包覆LiMn2O4正極材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合正極材料的制備方法，其特征在于:步驟I中所述鋰源化合物為碳酸鋰或氫氧化鋰，鎳源化合物為氫氧化鎳、氯化鎳或硝酸鎳，鈷源化合物為氧化鈷、碳酸鈷或硝酸鈷，招源化合物為氣氧化招或氧化招。
【文檔編號(hào)】H01M4/1391GK105895900SQ201410459141
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年9月11日
【發(fā)明人】錢(qián)飛鵬
【申請(qǐng)人】無(wú)錫晶石新型能源有限公司