專利名稱：包覆鈷酸鋰的LiNi_0.2Co_0.2Mn_0.6O₂正極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料的制造技術(shù)，涉及一種包覆鈷酸鋰的LiNi0.2Co0.2Mn0.602正極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池正極材料Li Nia2Coa2Mna6O2具有較高容量，但作為鋰電池正極材料，其循環(huán)性能較差，難以滿足較高的鋰電池產(chǎn)品的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠提高電池容量、循環(huán)性能好的包覆 鈷酸鋰的Li Nia2Coa2Mna6O2正極材料的制備方法。本發(fā)明的方法依次包括以下步驟a.層狀Nia2Coa2Mna6CO3前驅(qū)體的制備a-Ι.按摩爾比 Ni : Co :Mn 為 O. 2:0. 2:0. 6 的比例稱取 Ni (CH3COO)2Xo (CH3COO) 2 和Mn (CH3COO)2原料；將稱取的原料都加入到堿性溶液中；該堿性溶液由Na2CO3溶液和NH3 -H2O按體積比為I: I進(jìn)行配置，并用NH3 · H2O調(diào)節(jié)溶液pH為11 ;a-2.將上一步驟的溶液在55 — 60°C攪拌3 — 4h，靜止I. 5 — 2. 5h，將沉淀物過濾，清洗，在45 — 55°C鼓風(fēng)干燥箱干燥9 一 Ilh ;a-3.將上面干燥后的物料置于空氣氛圍中95 — 105°C煅燒4 — 5h，自然冷卻，得到層狀前驅(qū)體Nia2Coa2Mna6CO3 ；b.正極材料 Li Nia2Coa2Mna6O2 的制備b-Ι.按摩爾比Li: (Ni+Co+Mn)為I. 07:1的比例，分別稱取LiCO3原料和上述前驅(qū)體Nia2Coa2Mna6CO3材料，并均勻混合；b-2.將上一步驟的混合粉末置于空氣氛圍的燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)的溫度曲線設(shè)定為由室溫升溫至650° C，升溫速率為2V /min，不保溫；然后650°C升溫至950°C，升溫速率為I0C /min，保溫時(shí)間設(shè)定在12 — 20個(gè)小時(shí)內(nèi)；最終得到Li Nia2Coa2Mna6O2材料；c.正極材料Li Nia2Coa2Mna6O2的表面包覆LiCoO2改性c-Ι.按摩爾比 Li =Co 的比例為 I. 02:1，分別稱取 Li (CH3COO)2、Co (CH3COO)2 原料，將稱取的原料加入到水溶液中，75 - 80°C條件下攪拌3. 5 — 4. 5小時(shí)，直至出現(xiàn)透明溶膠；c-2.根據(jù)步驟c-Ι中的配比算出將用于包覆的鈷酸鋰的含量,按包覆比例為7 —10%稱取以上合成的Li Nia2Coa2Mna6O2材料，加入步驟c_l的凝膠中，繼續(xù)在75 — 80°C條件下攪拌I. 5 — 2小時(shí)，然后放入100°C的干燥箱中烘干2 - 3小時(shí)，去除凝膠中的水分，變成濃稠狀的漿料，將其置入120°C的真空干燥箱中，干燥9 一 10小時(shí)；c-3.瑪瑙研磨對(duì)步驟c-2得到的粉末進(jìn)一步研磨；c-4.將步驟c-3研磨后的材料置于空氣氛圍的燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)的溫度曲線設(shè)定為由室溫升溫至650°C，升溫速率為2°C /min，不保溫；然后650°C升溫至800°C，升溫速率為l°c /min，保溫時(shí)間設(shè)定在10 — 20個(gè)小時(shí)內(nèi)；最終得到包覆鈷酸鋰的LiNi0 2Co0 2Mn0 6O2 正極材料。本發(fā)明通過共沉淀法、高溫固相法和溶膠-凝膠法獲得的包覆鈷酸鋰的LiNia2Coa2Mna6O2正極材料，經(jīng)度實(shí)際測(cè)試可顯著提高鋰電池容量和循環(huán)性能。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明方法的實(shí)施例如下一、層狀Nia2Coa2Mna6CO3前驅(qū)體的制備I)按摩爾比 Ni:Co:Mn 為 O. 2:0. 2:0. 6 的比例稱取 Ni (CH3COO)2、Co(CH3COO)2 和Mn (CH3COO) 2。將稱取的原料都加入到堿性溶液中。該堿性溶液由Na2CO3溶液和NH3 -H2O按體積比為I: I進(jìn)行配置，并用NH3 · H2O調(diào)節(jié)溶液pH為11?！?)然后在60°C攪拌4h，靜止2h，將沉淀物過濾，清洗，50°C鼓風(fēng)干燥箱干燥10h。3)將上面干燥后的物料置于空氣氛圍中100°C煅燒5h，自然冷卻，得到層狀前驅(qū)物 Nia2Coa2Mna6CO315二、正極材料 Li Nici 2Coci 2Mntl 6O2 的制備I)按摩爾比Li: (Ni+Co+Mn)為I. 07:1的比例，分別稱取LiCO3原料和前面制備的前驅(qū)物Nia2Coa2Mna6CO3材料，并均勻混合。這里使用過量的鋰，主要是為了在高溫?zé)Y(jié)的過程中會(huì)有鋰揮發(fā)掉，過量的鋰可彌補(bǔ)鋰的揮發(fā)。2)將上面的混合粉末置于空氣氛圍的燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)的溫度曲線設(shè)定為由室溫升溫至650° C，升溫速率為2°C /min，不保溫；然后650°C升溫至950°C，升溫速率為I0C /min，保溫時(shí)間設(shè)定在12 20個(gè)小時(shí)內(nèi)。最終得到Li Nia2Coa2Mna6O2材料。三、正極材料Li Nia2Coa2Mna6O2的表面包覆LiCoO2改性I)按摩爾比Li =Co的比例為I. 02:1，分別稱取Li (CH3COO)2、Co (CH3COO)2原料，將稱取的原料加入到水溶液中，80°C條件下攪拌4小時(shí)，直至出現(xiàn)透明溶膠。2)根據(jù)I)中的配比算出將用于包覆的鈷酸鋰的含量，按包覆比例為7 10%稱取以上合成的Li Nia2Coa2Mna6O2材料，加入I)的凝膠中，繼續(xù)在80°C條件下攪拌2小時(shí)，然后放入100°C的干燥箱中烘干3小時(shí)，去除凝膠中的水分，變成濃稠狀的漿料，將其置入120°C的真空干燥箱中，干燥10小時(shí)。3)瑪瑙研磨對(duì)2)中得到的粉末，進(jìn)一步研磨。4)將上面的研磨后的材料至于空氣氛圍的燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)的溫度曲線設(shè)定為由室溫升溫至650°C，升溫速率為2°C /min,不保溫；然后650°C升溫至800°C，升溫速率為1°C /min，保溫時(shí)間設(shè)定在1(Γ20個(gè)小時(shí)內(nèi)。最終得到包覆鈷酸鋰的Li Nia2Coa2Mna6O2正極材料。上述實(shí)施例獲得的正極材料測(cè)試數(shù)據(jù)如下最終廣品指標(biāo):I.顆粒大小分布比較均勻，平均直徑約5-9 μ m2.正極材料的粉末顆粒壓實(shí)密度約為3. 4 — 3. 6g/cm23.晶體機(jī)構(gòu)用XRD分析為層狀氧化物結(jié)構(gòu)，即a -NaFe02結(jié)構(gòu)4.用金屬鋰做參考電極，放電的平均電壓在3. 5伏左右
5. 4. 25V扣電O. 2C初次放電容量約175_180mAh/g，40周放電循環(huán)以后還保有初次
容量的95 %左右。
權(quán)利要求
1.一種包覆鈷酸鋰的Li Nia2Coa2Mna6O2正極材料的制備方法，其特征是 依次包括以下步驟， a.層狀Nia2Coa2Mna6CO3前驅(qū)體的制備a-Ι.按摩爾比 Ni : Co :Mn 為 O. 2:0. 2:0. 6 的比例稱取 Ni (CH3COO) 2、Co (CH3COO) 2 和Mn (CH3COO)2原料；將稱取的原料都加入到堿性溶液中；該堿性溶液由Na2CO3溶液和NH3 -H2O按體積比為I: I進(jìn)行配置，并用NH3 · H2O調(diào)節(jié)溶液pH為11 ; a-2.將上一步驟的溶液在55 - 60°C攪拌3 — 4h，靜止I. 5 — 2. 5h，將沉淀物過濾，清洗，在45 — 55°C鼓風(fēng)干燥箱干燥9 一 Ilh ; a-3.將上面干燥后的物料置于空氣氛圍中95 - 105°C煅燒4 一 5h，自然冷卻，得到層狀前驅(qū)體 Nia2Coa2Mna6CO3 ； b.正極材料Li Nia2Coa2Mna6Odt^iJI b-Ι.按摩爾比Li : (Ni+Co+Mn)為I. 07:1的比例，分別稱取LiCO3原料和上述前驅(qū)體Nia2Coa2Mna6CO3材料，并均勻混合； b-2.將上一步驟的混合粉末置于空氣氛圍的燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)的溫度曲線設(shè)定為由室溫升溫至650° C，升溫速率為2°C/min，不保溫；然后650°C升溫至950°C，升溫速率為I0C /min，保溫時(shí)間設(shè)定在12 — 20個(gè)小時(shí)內(nèi)；最終得到Li Nia2Coa2Mna6O2材料； c.正極材料LiNia2Coa2Mna6O2的表面包覆LiCoO2改性 c-Ι.按摩爾比Li =Co的比例為I. 02:1，分別稱取Li (CH3COO) 2、Co (CH3COO) 2原料，將稱取的原料加入到水溶液中，75 - 80°C條件下攪拌3. 5 — 4. 5小時(shí)，直至出現(xiàn)透明溶膠；c-2.根據(jù)步驟c-Ι中的配比算出將用于包覆的鈷酸鋰的含量,按包覆比例為7 — 10%稱取以上合成的Li Nia2Coa2Mna6O2材料，加入步驟c-Ι的凝膠中，繼續(xù)在75 — 80°C條件下攪拌I. 5 — 2小時(shí)，然后放入100°C的干燥箱中烘干2 — 3小時(shí)，去除凝膠中的水分，變成濃稠狀的漿料，將其置入120°C的真空干燥箱中，干燥9 - 10小時(shí)；c-3.瑪瑙研磨對(duì)步驟c-2得到的粉末進(jìn)一步研磨； c-4.將步驟c-3研磨后的材料置于空氣氛圍的燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)的溫度曲線設(shè)定為由室溫升溫至650°C，升溫速率為2V /min,不保溫；然后650°C升溫至800°C，升溫速率為1°C /min，保溫時(shí)間設(shè)定在10 — 20個(gè)小時(shí)內(nèi)；最終得到包覆鈷酸鋰的Li Nia2Coa2Mna6O2正極材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料的制造技術(shù)，涉及一種包覆鈷酸鋰的Li Ni0.2Co0.2Mn0.6O2正極材料的制備方法。該方法依次包括以下步驟a.層狀Ni0.2Co0.2Mn0.6CO3前驅(qū)體的制備；b.正極材料Li Ni0.2Co0.2Mn0.6O2的制備；c.正極材料Li Ni0.2Co0.2Mn0.6O2的表面包覆LiCoO2改性，最終得到包覆鈷酸鋰的LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2正極材料。本發(fā)明通過共沉淀法、高溫固相法和溶膠-凝膠法獲得的包覆鈷酸鋰的Li Ni0.2Co0.2Mn0.6O2正極材料，經(jīng)度實(shí)際測(cè)試可顯著提高鋰電池容量和循環(huán)性能。
文檔編號(hào)H01M4/525GK102903906SQ201210379808
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者崔立峰, 杜莉莉, 王輝, 楊克濤 申請(qǐng)人:江蘇科捷鋰電池有限公司