[发明专利]制备镍钴锰酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍钴锰酸锂材料领域，尤其是涉及一种制备镍钴锰酸锂的方法。

背景技术

锂离子电池是新型绿色环保电源，具有高的能量密度、高的放电平台等优点，广泛用于手机、相机、笔记本电脑等电子产品。随着数码产品行业的不断发展，人们对电池的需求日益增加。镍钴锰酸锂是一种重要的锂电池正极材料，生产和使用日益广泛，市场需求量较大。

锂电池的正极材料是锂电池的重要组成部分，是锂电池性能的主要影响因数，现在商业化的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂。近年来，由于镍钴锰酸锂的价格较低，比容量较高，使用范围越来越广。

合成正极材料镍钴锰酸锂的方法主要包括：固相法、共沉淀法、低热固相法、络合法、溶液-凝胶法。固相法工艺简单，成本较低，但颗粒分布不均匀，晶体形貌不规整；共沉淀法工艺相对简单，但物相均匀程度不容易控制；溶胶-凝胶法存在大量微孔，在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物，并产生收缩，使形貌和尺寸不一致。利用溶胶-凝胶法结合模板法的技术，能将镍钴锰酸锂的合成和镍钴锰酸锂的形貌尺寸控制相结合，为高性能的镍钴锰酸锂材料的制备提供了新的途径。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种制备镍钴锰酸锂的方法。

本发明通过以下技术方案实施：一种制备镍钴锰酸锂的方法，包括以下步骤：

(1)首先制备多孔氧化铝；

(2)将镍源、钴源、锰源和锂源按(1.2～1.4)：(1.2～1.4)：(1.2～1.4)：1的摩尔比溶于水中，随后，向水溶液中加入乙二醇，混合均匀后，在74～76℃下加热蒸发，形成溶胶；

(3)将步骤(1)得到的多孔氧化铝浸泡于步骤(2)溶胶中，取出后，在825℃～845℃下烧结9～10h，再浸入溶胶，再烧结，如此重复6～8次，得到负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝；

(4)将负载镍钴锰酸锂的多孔氧化铝浸入6～8mol/L碱性溶液中65～70min；(5)过滤后，用水和乙醇清洗，蒸发结晶，然后球磨筛分，得到镍钴锰酸锂产品。

优选方案如下：

步骤(1)中所述的制备多孔氧化铝，包括以下步骤：

(Ⅰ)将铝箔打磨，浸泡，用去离子水清洗后，在氮气氛围下加热至220～250℃，保持3～4h；

(Ⅱ)以步骤(Ⅰ)中的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.1～0.2mol/L乙酸溶液为电解液，常温下，4～6V电压下，电化学抛光6～8min，取出，用去离子水清洗、干燥、备用，得到抛光过的铝箔；

(Ⅲ)以步骤(Ⅱ)中抛光过的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.1～0.3mol/L酸为电解液，冰水浴，20～30V电压下，电化学氧化4～6h，得到电化学氧化后的铝箔；

(Ⅳ)将步骤(Ⅲ)电化学氧化后的铝箔取出、去离子水清洗、干燥之后置于酸的混合溶液中，在55～60℃下浸泡65～70min，得到一次氧化后的铝箔；

(Ⅴ)以步骤(Ⅳ)中一次氧化后的铝箔为阳极，石墨棒为阴极，甘汞电极为参比电极，0.2～0.6mol/L酸为电解液，冰水浴，40～60V电压下，电化学氧化3～6h，得到二次氧化后的铝箔；

(Ⅵ)将步骤(Ⅴ)中二次氧化后的铝箔置于5～6mL含有金属盐和磷酸的混合液中，在65～70℃下浸泡30～40min；然后添加5～6mL的0.5mol/L磷酸溶液，在50～60℃下浸泡1～2h；取出，用去离子水清洗，得到多孔氧化铝。

步骤(Ⅰ)中所述铝箔采用砂纸打磨，并用丙酮或酒精浸泡15～30min。

步骤(Ⅲ)和步骤(Ⅴ)中所述的酸为酒石酸、磷酸或硫酸，步骤(Ⅲ)与步骤(Ⅴ)中所述的酸相同。

步骤(Ⅳ)中所述酸的混合溶液由乙酸和磷酸混合而成，酸的混合溶液中乙酸的浓度为0.5～1mol/L，磷酸的浓度为0.1～0.2mol/L，混合溶液用量为5～6mL。

步骤(Ⅴ)所述酸的浓度为步骤(Ⅲ)所述酸浓度的2倍；所述的电压为步骤(Ⅲ)所述的电压的2倍。

步骤(Ⅵ)所述混合液中金属盐的浓度为0.15mol/L，磷酸的浓度为0.15mol/L，其中金属盐为铁盐、锌盐或锡盐。