[发明专利]锂镍钴锰钒氧电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料的制备方法，具体而言，本发明涉及锂镍钴锰钒氧电极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是近20年来发展起来的商用电池，由于它具有能量密度高、循环寿命长、与环境友好等特点，已逐步替代传统的铅酸蓄电池、镍氢电池等，广泛应用于便携式手提电子设备和电动汽车等众多领域。锂离子电池的电化学性能主要取决于所用电极材料和电解质材料的结构和性能，尤其是正极材料电极在锂离子电池结构中占据着重要的地位，其性能的优劣直接决定了锂离子电池产品的性能。它的性能和价格直接影响到锂离子电池的性能和价格。因此，研发高性能正极材料乃是目前优化锂离子电池整体性能的关键之一。

在众多的锂离子电池材料中，新型的三元复合氧化物镍钴锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)因价格便宜，合成容易，能量密度高等优点，被认为是最有可能取代目前商用LiCoO₂的新型正极材料，也是现今锂离子电池研究的一大热点。锂镍钴锰氧正极材料的金属搀杂和制备方法对性能有很大的影响。

通过金属搀杂能提高正极材料的热稳定性和循环性能。Sun等在[SUNY C，XIA Y G，NOGUCHI H.The improved physical and electrochemicalperformance of LiNi_0.35Co_0.3-xCr_xMn_0.35O₂cathode materials by the Cr dopingfor lithium ion batteries.J.Power Sources，2006，159：1377-1382]中制备了Cr掺杂的LiNi_0.35Co_0.3-xCr_xMn_0.35O₂材料，随x由0增至0.1时，材料的振实密度由2.3g/cm²增大至3.1g/cm²。材料的循环性能有较大改进。但是，Cr的引入导致了首次放电容量下降和锂离子扩散速率的降低。

常规的固相法因Ni，Co，Mn的均匀混合需在1000℃以上高温和长时间处理而消耗大量能耗，无法满足工业化生产的需求。目前，科研人员采用其它方法如共沉淀法，溶胶凝胶法，喷雾热解法等方法进行锂镍钴锰氧前驱体合成，实现Ni，Co，Mn的均匀分布，降低了煅烧温度和时间，弥补了高温固相法的不足。

专利(CN101202343)采用镍、钴、锰的可溶性盐为原料配制镍钴锰盐的混合溶液；以聚乙二醇等为分散剂，氨水或铵盐为络合剂，氢氧化钠为沉淀剂，以亚硫酸氢钠等水溶性抗氧化剂或氮气对前躯体或中间体材料制备进行粒度控制和保护；将溶液并流方式加到反应釜反应；碱性处理，陈化，固液分离，洗涤干燥等处理合成氧化镍钴锰；将氧化镍钴锰和锂原材料混合均匀，得混合粉体；将混合粉体分三温区烧结得到锂镍钴锰氧粉体。

专利(CN101215011)公开了共沉淀-燃烧法合成锂镍钴锰氧。以镍、钴、锰的醋酸盐或硝酸盐为过渡金属源，氨水为络合剂，H₂C₂O₄、(NH₄)₂C₂O₄、(NH₄)₂CO₃或NH₄HCO₃为沉淀剂，通过共沉淀法合成Ni-Co-Mn复合碳酸盐或草酸盐前驱体；将Ni-Co-Mn复合碳酸盐或草酸盐的悬浮液直接烘干，加入硝酸锂或醋酸锂和少量的水或乙醇调成流变相态；将上述呈流变相态的物料置于加热到400～600℃并恒温的电炉中进行燃烧合成反应；将上述反应产物在600～1200℃回火处理，得到锂离子电池正极活性材料LiNixCoyMn1-x-yO2。

现有技术中的制备锂镍钴锰氧的方法存在合成步骤多、影响参数多、高温煅烧时间长、制备成本高等问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的上述问题，提供一种制备步骤更简单、成本更低、高温煅烧条件更温和的制备锂镍钴锰钒氧电极材料的方法，该方法包括如下步骤：