[发明专利]一种采用碳酸氢锂为锂源的锂电池正极专用材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种采用碳酸氢锂为锂源的锂电池正极专用材料的制备方法，采用高纯碳酸氢锂为锂源，首先将M金属的氢氧化物M(OH)x(x＝1,2,3……)按一定摩尔比加入高纯碳酸氢锂溶液中，进行搅拌，保持一定的真空度，控制搅拌时间和蒸发温度，待溶液变成浓稠状态时，升温常压蒸发，待前驱体完全干燥后，进行高温焙烧。本发明的有益效果为：直接采用高纯碳酸氢锂溶液作为锂源，制备的出的前驱体中活性组分分布均匀，结晶性能好，充放电比容量大。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，主要是一种采用碳酸氢锂为锂源的锂电池正极专用材料的制备方法。

背景技术

锂电池具有工作电压高、比能量大、无记忆效益、污染小、循环寿命长等特征。因此，锂电池在便携式电话、笔记本电脑、摄像机等各种携带式电子设备中得到普通应用，随着技术的不断发展，目前开发的大容量锂离子电池已经应用在电动汽车上。

锂离子电池由正极、负极以及将正负极隔开的隔膜、电解质组成，电池内部采用螺旋绕制结构，隔膜是一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜材料，负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。正极由钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂或三元材料和铝箔组成的电流收集极。电池内部充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以保护电池。

锂离子电池的正负极材料的质量比为3～4:1，正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其在锂离子电池的总成本中占据40％以上的比例。

目前制备锂离子电池正极材料的方法主要有固相法和液相法，固相法的特点是将锂源和镍源或锰源等直接进行固相物理混合，然后经过反复的研磨、粉粹、烧结，有时还需要通过造粒或压片等辅助工艺，才能获得相应的活性组分，烧结过程一般需要12～24小时，甚至更长时间。液相法是将将锂源配置成溶液，然后加入镍源或锰源进行共沉淀，并过滤、干燥，得到正极材料前驱体。通常采用的锂源为氢氧化锂或碳酸锂，该方法中锂源不能有效的与含镍化合物或含钴化合物复合，导致制备的前驱体锂密度低、结晶差，导致此种材料生产的电池比容量低，循环性能差。

发明内容

本发明的目的是解决现有液相法中存在的问题，而提供一种采用碳酸氢锂为锂源的锂电池正极专用材料的制备方法，碳酸氢锂溶液在负压下低温蒸发，析出的碳酸氢锂可以均匀的包覆在M金属的氢氧化物的表面，有效避免浓缩夹带效应，高温焙烧时，分解产生的碳酸锂与M金属的氢氧化物均匀混合，制备出的前驱体中活性组分分布均匀，结晶性能好，充放电比容量大。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种采用碳酸氢锂为锂源的锂电池正极专用材料的制备方法，包括以下几个步骤：a.向蒸发釜中加入高纯碳酸氢锂溶液，开启搅拌；b.向蒸发釜中加入一定量的M金属的氢氧化物M(OH)x，配制成悬浮液，控制Li：M摩尔比为0.95～1.2：1，搅拌0.5～2h；c.继续搅拌，开启真空泵和加热开关，控制釜内真空度为-0.01～-0.1Mpa，蒸发温度为55～85℃；d.待溶液变成浓稠状态时，升温常压干燥，蒸发温度为85～105℃，待前驱体完全干燥后，进行研磨并焙烧，即得锂电池正极专用材料。

更进一步的，所述的M金属的氢氧化物M(OH)x中M为镍、钴、锰、铁、钒、钛、铝中的一种或几种。

更进一步的，所述的M金属的氢氧化物M(OH)x的粒径为5～50μm。

更进一步的，所述步骤d中焙烧条件为：焙烧温度600～800℃，焙烧时间4～8h。

本发明的有益效果为：直接采用高纯碳酸氢锂溶液作为锂源，制备的出的前驱体中活性组分分布均匀，结晶性能好，充放电比容量大。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明做详细的介绍：