[发明专利]二维片状锂镍钴锰氧的制备方法

说明书

本发明公开了一种二维片状锂镍钴锰氧的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：将碳酸钠、镍源、钴源、锰源溶解在氨水和乙二醇的混合溶液中，搅拌混合均匀后进行水热反应，反应完成后将产物过滤、洗涤、干燥得到前驱物，再将所得前驱物和锂源混合，在惰性气体保护下经过高温煅烧制得二维片状锂镍钴锰氧，分子式为：LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x+y+z＝1。能提高电极材料的电化学性能，增强其循环稳定性，能量密度高。本发明采用简单的水热法和煅烧法合成二维片状高镍三元锂离子电池正极材料(锂镍钴锰氧)，具有能耗低、适用性广、步骤简单、容易控制、易于重复和放大等优点。

技术领域

本发明涉及一种三元锂离子电池正极材料，具体地说，涉及一种二维片状锂镍钴锰氧的制备方法。

背景技术

电化学储能可以将空间和时间上移动的各种可再生清洁能源转为空间和时间上可控的能源形式，有利于清洁可再生能源的高效应用，符合人类社会节能减排的发展需求。同时电化学储能可以调节电网电力供需的峰值变化，使能源的开采使用更加合理和平稳。电池作为一种历史悠久的电能储存器件，在储存和释放电能过程中占着一席之地。在储存过程中，可以利用电池储能效果好，体积小便于安装等优点，通过全方位的连接方式将多个电池组装在一起，就可以实现大量电能的储存。当前，储能电池的区分主要是从电池材料以及电解液加以区分的。其中，锂离子电池是一种高效、环保、安全的能量储存装置，已经广泛应用于便携式电子产品、大型动力电源、电动交通工具、航空航天、军事等。大容量锂离子电池已在电动汽车中试用，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，已经在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。锂离子电池因为其具备高能量密度，高功率密度和长使用寿命的特点，在化学储能器件中脱颖而出，现在在便携式电子产品领域已经技术成熟广泛应用了。如今在国家的政策支持下，在电动车领域和大规模储能领域的需求量也呈爆发式的增长。除了锂离子电池电压高之外，由于锂离子动力电池组的保护板能够对每一个单体电池进行高精度监测，低功耗智能管理，具有完善的过充电、过放电、温度、过流、短路保护、锁定自恢复功能以及可靠的均衡充电功能，大大的延长了电池的使用寿命。

锂离子电池材料分为正极材料、负极材料、隔膜、电解液等。正极材料是制造锂离子电池的关键材料之一，占据电池成本的40％以上，其性能直接影响了电池的各项性能指标，在锂离子电池中占据核心地位。三元锂离子电池正极材料通过镍、钴、锰的协同作用，结合了钴酸锂循环性能好，镍酸锂高比容量和锰酸锂成本低安全性能好的优点。在三元锂离子电池正极材料的各个组分中镍决定电量，钴决定充放电速度，锰决定稳定性，随着镍含量的增加，电池的放电比容量也随之增加，热稳定性和容量保持率有所降低。但随着三元锂离子电池正极材料安全性得到提高与工艺演进，提高三元锂离子电池正极材料中的镍元素含量是大势所趋。

此外常规的三元锂离子电池正极材料是一次颗粒团聚而成的二次球形颗粒(如申请号为200810026600.X的专利文献公开的一种高密度球形锂镍钴锰氧及其制备方法)，由于二次颗粒在较高压实下会破碎，从而限制了三元材料电极的压实，这也就限制了电芯能量密度的进一步提升。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种二维片状锂镍钴锰氧的制备方法。能有效地增加能量密度和提高循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种二维片状锂镍钴锰氧的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：将碳酸钠、镍源、钴源、锰源溶解在氨水和乙二醇的混合溶液中，搅拌混合均匀后进行水热反应，反应完成后将产物过滤、洗涤、干燥得到前驱物，再将所得前驱物和锂源混合，在惰性气体保护下经过高温煅烧制得二维片状锂镍钴锰氧，分子式为：LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x+y+z＝1。