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      一種高性價(jià)比鋰離子電池正極材料LiNiO的制作方法

      文檔序號(hào):3430170閱讀:405來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種高性價(jià)比鋰離子電池正極材料LiNiO的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明公開(kāi)了一種高性價(jià)比鋰離子電池正極材料LiNiO2的制備方法,它屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,也屬于無(wú)機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域,還屬于電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
      鋰離子電池是近幾年推出的最新一代高比能量化學(xué)電源,它一出現(xiàn)即以其強(qiáng)大生命力廣泛用于移動(dòng)通訊、便攜式手提計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照像機(jī)、便攜式儀器儀表等領(lǐng)域,也是各國(guó)大力研究的電動(dòng)汽車首選的配套電源。在鋰離子電池發(fā)展和制造過(guò)程中,正極材料制備是關(guān)鍵技術(shù)之一。各國(guó)研究機(jī)構(gòu)和電池制造廠家都投入大量人力、物力研制各種具有容量大、電位高的正極材料,研究最多的是以LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4,最成功的是LiCoO2材料。目前,LiCoO2材料在日本已得到廣泛應(yīng)用。但由于LiCoO2材料價(jià)格偏高,以它作正極材料制造的鋰離子電池售價(jià)昂貴,使得應(yīng)用范圍受到一定限制。LiNiO2和LiMn2O4不僅具有與LiCoO2相當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)性能,而且具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。因而倍受各國(guó)電化學(xué)行業(yè)的關(guān)注,是目前鋰離子電池正極材料研究的熱點(diǎn)。M.Broussely等[《J.of Power Sources》43~44 209~216(1993)]、歐洲專利(EP0345707)、美國(guó)專利[US4980080(1989)]和M.Broussely等(《7th IMLB》P118~112)曾介紹采用NiO、LiOH·H2O為原料,在空氣中在700℃焙燒,制備LiNiO2材料。但由于它的合成工藝難于掌握,目前仍處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。
      本發(fā)明的目的是以價(jià)廉易得的原料開(kāi)始,在保證合成材料高技術(shù)指標(biāo)的同時(shí),降低生產(chǎn)成本;選擇工藝簡(jiǎn)單易行,適合于規(guī)模化生產(chǎn)的技術(shù)路線;同時(shí)要保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性和均勻性。
      為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)措施是1.原材料選擇和材料制備原理合成LiNiO2是以氫氧化亞鎳[Ni(OH)2]、碳酸鎳(NiCO3)、三氧化二鎳(Ni2O3)、草酸鎳(NiC2O4)和氫氧化鋰(LiOH)和碳酸鋰(Li2CO3)、硝酸鋰(LiNO3)為原料,基本合成反應(yīng)為
      2.合成材料配方準(zhǔn)確分析各種原材料的成份和含量,按鋰比鎳的摩爾比在0.9至1.0范圍稱取不同原材料。
      3.LiNiO2材料制造工藝按上述反應(yīng)式,準(zhǔn)確稱取任一組反應(yīng)的原材料,通過(guò)球磨混合均勻后,置于模具中,在油壓機(jī)上壓制成塊狀,置于高溫?zé)Y(jié)爐中,在氧氣氛中,在溫度600至750℃下燒結(jié),經(jīng)24小時(shí)燒結(jié)后,取出燒結(jié)物,經(jīng)球磨粉碎,過(guò)300目分樣篩,然后收集產(chǎn)品,制成鋰離子電池LiNiO2正極活性材料,密封儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 與已有技術(shù)相比,本發(fā)明已達(dá)到的效果該工藝具有以下特點(diǎn)1)由于采用將原料在壓制成塊后再焙燒,制備的材料性能優(yōu)良,具有六方晶胞層狀結(jié)構(gòu),在0.2C放電率下,比容量達(dá)到135mAh/g,放電電位在4.15至3.50伏(相對(duì)鋰參比電極)。
      2)制備材料價(jià)格適中,以Ni(OH)2和LiOH作原材料,制備1kg LiNiO2需原材料僅114元。價(jià)格僅為制備LiCoO2材料的七分之一。
      3)工藝簡(jiǎn)單,易于掌握,容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
      4)清潔無(wú)污染,不含任何有害元素。


      附圖是本發(fā)明LiNiO2材料在加入適量添加劑和粘結(jié)劑做成電極的放電曲線。
      實(shí)施例準(zhǔn)確稱取Ni(OH)2186g、LiOH·H2O84g,在球磨機(jī)中球磨混合15~20分鐘,將混合料置于模具中在油壓機(jī)上壓成塊狀,放置在高溫爐中加熱,在氧氣氛中600℃至720℃燒結(jié)共24小時(shí),冷卻后取出,球磨粉碎,過(guò)300目分樣篩,即成鋰離子電池用LiNiO2正極材料。收集密封備用。
      權(quán)利要求
      1.一種高性價(jià)比鋰離子電池正極材料LiNiO2的制備方法,其特征是以氫氧化亞鎳[Ni(OH)2]、碳酸鎳(NiCO3)、三氧化二鎳(Ni2O3)、草酸鎳(NiC2O4)、氫氧化鋰(Li-OH)和碳酸鋰(Li2CO3)、硝酸鋰(LiNO3)中任一種鎳、鋰原材料,通過(guò)球磨混合均勻后,置于模具中,在油壓機(jī)上壓制成塊,置于高溫?zé)Y(jié)爐中,在氧氣氛中,在溫度≥600到750℃下燒結(jié),制成鋰離子電池LiNiO2正極活性材料。
      2.按權(quán)利要求1所述的正極材料LiNiO2的制備方法,其特征是鋰與鎳的摩爾比為≥0.9到1.0。
      3.按權(quán)利要求1或2所述的正極材料LiNiO2的制備方法,其特征是制備出的LiNiO2具有六方晶胞層狀結(jié)構(gòu);在室溫下0.2C率放電可達(dá)到135mAh/g比容量,工作電位在≤4.15到3.5伏(參比電極為鋰電極)。
      全文摘要
      本發(fā)明公開(kāi)了一種高性價(jià)比鋰離子電池正極材料LiNiO
      文檔編號(hào)C01D15/00GK1166699SQ9710901
      公開(kāi)日1997年12月3日 申請(qǐng)日期1997年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月17日
      發(fā)明者胡曉宏, 李升憲, 楊漢西, 艾新平, 范玉璋 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)
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