[发明专利]亚微米级锂离子电池正极材料LiCoxNiyMnzO2的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。 

背景技术

目前所开发的锂离子电池正极材料有很多体系，现有锂离子电池正极材料的制备方法(如共沉淀法、固相法、溶胶凝胶法)所制备的锂过渡金属氧化物材料颗粒粒径为6μm～10μm(微米级)，粒径较大导致锂离子在电化学扩散过程中的路径较长，影响材料的倍率充放电性能。而纳米级材料的颗粒虽然较小，电化学高倍率充放电性能也较好，但是材料的振实密度低，材料和电解液的接触面积较大，导致材料的循环性变差，也影响锂离子电池的性能。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了解决微米级的电池正极材料颗粒粒径较大影响材料的倍率充放电性能的问题，提供了一种亚微米级锂离子电池正极材料LiCo_xNi_yMn_zO₂的制备方法。 

本发明亚微米级锂离子电池正极材料LiCo_xNi_yMn_zO₂的制备方法如下： 

 一、依照化学式LiCo_xNi_yMn_zO₂，按Co元素、Ni元素与Mn元素摩尔比为x∶y∶z的比例分别称取钴盐、镍盐和锰盐，然后溶于蒸馏水中，得到体系1，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜z≤1，x、y、z不同时为0；二、将氢氧化钠和螯合剂溶于蒸馏水中，得到体系2，其中体系1中钴离子、镍离子和锰离子总物质的量与氢氧化钠物质的量比为(x+y+z)∶1；三、在惰性气体保护、pH值为10～12的条件下将体系1与体系2加入到反应釜内的蒸馏水中，然后在搅拌速度为500～1000转/分的条件下搅拌12小时、过滤，再将滤渣用质量浓度为95％的乙醇及蒸馏水洗涤的顺序交替洗涤3次，再然后将滤渣在室温、真空度为-0.1MPa的条件下干燥10小时，得到前躯体粉末；四、将锂源与前躯体粉末按1～1.3∶1的摩尔比球磨混合2～6小时，再在600℃～900℃的条件下烧结10小时，即得亚微米级锂离子电池正极材料LiCo_xNi_yMn_zO₂；其中步骤一体系1中钴盐的浓度为0.5～2mol/L；步骤三中体系1与体系2的体积比为1∶1， 蒸馏水与体系1的体积比为2.5～10∶1，步骤三中所述的反应釜置于冰水混合物中。 

本发明方法步骤一中所述的钴盐为硫酸钴、乙酸钴和硝酸钴中的一种或其中几种的组合；步骤一中所述的镍盐为硫酸镍、乙酸镍和硝酸镍中的一种或其中几种的组合；步骤一中所述的锰盐为硫酸锰、乙酸锰和硝酸锰中的一种或其中几种的组合；步骤二中所述的螯合剂为氨水或硝酸铵；步骤三中所述的惰性气体为氮气或氩气；步骤四中所述的锂源为碳酸锂或氢氧化锂；步骤四中球磨的物料比为10∶1。 

采用本发明方法所得的亚微米级锂离子电池正极材料LiCo_xNi_yMn_zO₂的颗粒粒径(粒径为100～200nm)介于微米级电池正极材料和纳米级电池正极材料之间，所以亚微米级锂离子电池正极材料LiCo_xNi_yMn_zO₂与纳米级电池正极材料相比能够保持相对较好的循环性能和振实密度，采用本发明方法所得的亚微米级锂离子电池正极材料LiCo_xNi_yMn_zO₂与微米级锂离子电池正极材料相比降低了颗粒的大小，从而提高了倍率充放电性能。 

附图说明