[发明专利]一种锂离子正极材料镍锰钴的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子正极材料镍锰钴的制备方法，属锂离子电池材料制备技术领域。

技术背景：

目前，主要应用于锂离子电池的正极材料是嵌锂过渡金属氧化物，研究最早的是具有α-NaFeO₂型层状结构的LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及它们的掺杂化合物。其中，LiCoO₂已在小型电池中得到广泛应用，但除了钴资源的制约因素外，其过充不安全性限制了它在大容量电池中的应用；尖晶石LiMn₂O₄价格低廉以及具有较好的安全性能，但它的低容量限制了其广泛推广；LiNiO₂则因其合成困难及比LiCoO₂更差的过充安全问题而限制了它的应用。

LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂是一种具有钴锰镍三元协同效应的新型复合正极材料：其中钴能稳定层状结构，抑制阳离子混排；镍有助于提高材料的嵌锂容量；锰能大幅降低成本，且能有效地改善材料的安全性能。LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂由于其稳定的循环性能，优异的热稳定性和倍率性能在锂离子电池正极材料的研究中吸引了广泛的兴趣。

目前，锂离子正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的合成方法较多，主要有固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法、喷雾干燥法等。溶胶凝胶法工艺复杂，喷雾干燥法对生产设备的要求较高，不适合工业化生产。专利公开号为：CN101707252A公开了一种多晶钴镍锰三元正极材料及其制备方法、二次锂离子电池，其三元材料具有两种以上的晶体结构，放电倍率为0.5-1C时容量大于145mAh/g。公开号为：CN1851962A公开了掺锡的锂镍锰钴复合氧化物正极材料及其制备方法，其方法是将高温下能够分解产生氧化锡的化合物与镍锰钴锂氧化物混合，然后进行高温固相反应得到的正极材料，3C放电具有125mAh/g左右的容量，有较好的应用价值，但是高温固相法能耗较大，物料混合不均匀，从而致使其物理指标如颗粒大小、形貌特征难以控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种颗粒分布均匀，结晶度高，具有良好放电和循环性能，且合成过程和形貌特征易于控制，适合产业化生产的锂离子正极材料镍锰钴的制备方法。

子正极材料镍锰钴的制备方法。

其技术方案是：一种锂离子正极材料镍锰钴的制备方法，其特征在于：

将镍锰钴离子按摩尔比1∶1∶1配制总浓度为0.5-2mol/L的混合液，与氨水溶液加入反应器中搅拌反应，滴加氢氧化钠溶液调节并控制pH为11-13，陈化12-20h，得到镍锰钴氢氧化物；

镍锰钴氢氧化物和锂源化合物按摩尔比1∶1.02-1.09研磨混合，在空气或氧气气氛中以0.1-10℃/min的速度升温加热，在700-900℃恒温煅烧5-25h，以1-10℃/min的速度随炉冷却至室温，加入0.1-5％的添加剂混合球磨，在空气或氧气气氛中以0.1-10℃/min的速度升温至450-600℃保温5-20h，随炉冷却至室温，制得锂离子镍锰钴三元复合正极材料。

其技术效果是：本发明采用共沉淀法制备的锂离子电池镍锰钴三元复合正极材料，具有颗粒分布均匀，结晶度高，良好的放电和循环性能，且合成过程和形貌特征易于控制，适合产业化生产。

附图说明：

图1是实施例1样品的XRD图；

图2是实施例1样品的SEM图(4000倍)；

图3是实施例1样品的SEM图(1000倍)；

图4是实施例1样品1C的充放电曲线；

图5是实施例1样品1C的循环性能。

具体实施方式：

实施例1：

按摩尔比Ni∶Co∶Mn＝1∶1∶1，配制总浓度为0.8mol/L的硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴混合水溶液，配制浓度为1mol/L的NaOH溶液，配制浓度为1mol/L的氨水溶液。

将上述镍锰钴离子混合液与氨水溶液加入反应器中搅拌反应，滴加NaOH溶液调节pH为12，陈化10h，并控制陈化过程的pH为12，得到镍锰钴氢氧化物。