[发明专利]一种通过还原过程制备富锂固溶体正极材料的方法

摘要

本发明涉及一种通过还原过程制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于:按照锂离子、镍离子、锰离子、钴离子、还原剂摩尔比为(1+x):(1-x)·y:(x+z-x·z):(1-x)·k:q 分别称取锂、镍、锰和钴的化合物以及还原剂。将还原剂与湿磨介质混合，再混入称取的镍、锰和钴的化合物，湿磨混合后，加入氨水再次湿磨，经过陈化、干燥，再置于空气、富氧气体或纯氧气氛中,采用两段烧结法或者两次分段烧结法制得xLi2MnO3•(1-x)Li[NiyMnzCok]O2的富锂固溶体正极材料。本发明制备的电极材料组成均匀,具有优秀的放电性能,特别是在大电流条件下放电的循环性能佳。

主权项

一种通过还原过程制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于制备过程由以下步骤组成:(1)按照锂离子、镍离子、锰离子、钴离子、还原剂摩尔比为(1+x) : (1‑x)·y : (x+z‑x·z) : (1‑x) ·k : q  分别称取锂的化合物、镍的化合物、锰的化合物、钴的化合物、还原剂；其中，x、y、z、k、q的取值范围同时满足以下关系：0.15≤x≤0.60, 0.05≤y≤0.45, 0.1≤z≤0.51, 0.05≤k≤0.60, 0.01≤q≤(x+z‑x·z) , ‑0.1≤ (2·(1‑x)·y + 4·(x+z‑x·z) + 3·(1‑x) ·k‑x‑3) ≤0.1；反应物总重量是锂的化合物、镍的化合物、锰的化合物、钴的化合物及还原剂的总重量；按照反应物总重量与湿磨介质重量比在5:75至5:1范围称量湿磨介质；(2)将还原剂与湿磨介质混合，再混入称取的镍的化合物、锰的化合物和钴的化合物，湿磨混合1小时～15小时，加入氨水使溶液酸度落在pH 10至pH 13.5之间，加入称取的锂的化合物，湿磨混合1小时～15小时制备包含沉淀物的反应混合溶液；将制备的包含沉淀物的反应混合溶液在40℃至95℃陈化2小时至24小时得到前驱物1；将前驱物1用真空干燥或喷雾干燥的方法制备干燥的前驱物2；将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中,采用两段烧结法或者两次分段烧结法制备组成为xLi2MnO3•(1‑x)Li[NiyMnzCok]O2的富锂固溶体正极材料；所述的两次分段烧结法如下进行:将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中，在300℃～550℃温度区间的任一温度烧结3小时～15小时,冷却至室温制得母体预烧料；将母体预烧料粉碎及过筛，再次置于空气、富氧气体或纯氧气氛中,在800℃～1050℃温度区间的任一温度烧结3小时～24小时,制备富锂固溶体正极材料；所述的两段烧结法如下进行:将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中，在300℃～550℃温度区间的任一温度烧结3小时～15小时,接着置于空气、富氧气体或纯氧气氛的烧结炉中，于800℃～1050℃温度区间的任一温度烧结3小时～24小时,制备富锂固溶体正极材料；所述的还原剂为联氨、水合肼、羟胺、盐酸羟铵、硼氢化钠、硼氢化钾、三氯化钛、维生素C、二甲胺硼烷、二乙基胺硼烷或二氧化硫脲。