[发明专利]纳米层状富锂材料的制备方法及表面修饰方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池正极材料的制备方法，具体是一种纳米层状富锂材料Li[Li_0.20Ni_0.133Co_0.133Mn_0.534]O₂的制备方法及表面修饰方法。

背景技术

纳米层状材料Li[Li_0.20Ni_0.133Co_0.133Mn_0.534]O₂是一种用于锂电池制造中的正极材料，传统采用镍钴锰液相共沉淀方法制备该材料，耗费大量水，对环境污染大，同时其工艺过程复杂，成本高。为提高锂电池的循环寿命，通常还采用共沉淀方法对上述的正极材料进行表面修饰，这种表面修饰方法效果不佳，提高电池循环寿命的效果仍然不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种工艺方法简单、制备成本低、可有效延长锂电池循环寿命的纳米层状富锂材料Li[Li_0.20Ni_0.133Co_0.133Mn_0.534]O₂的制备方法及表面修饰方法。

本发明的纳米层状富锂材料Li[Li_0.20Ni_0.133Co_0.133Mn_0.534]O₂的制备方法包括以下步骤：

a.原料制备，将体积浓度95％～99％的工业酒精按重量份数40-70份加入到纳米磨中；搅拌状态下，将NiCO3、CoCO3、MnCO3三者按摩尔比例Ni∶Co∶Mn＝0.133∶0.133∶0.534，加入到酒精溶液中，控制三者的总重量份数在40～100份，搅拌混合1-2小时；然后在80-90℃条件下真空脱酒精处理1～4小时，最终得到三者固体混合物，粒度在100nm-2000nm；

b.产品制备，

b-1.将上述三者固体混合物，与Li2CO3粉末均匀混合，混合摩尔比例为Li⁺∶金属离子总和＝1.3∶0.8；

b-2.将上述步骤b-1获得的混合粉末置于空气氛围的烧结炉中，先在480℃加热5个小时；然后将混合物950℃在空气中烧结15个小时即得到纳米层状Li[Li_0.20Ni_0.133Co_0.133Mn_0.534]O₂。

本发明纳米层状富锂材料Li[Li_0.20Ni_0.133Co_0.133Mn_0.534]O₂的产品表面修饰方法包括以下步骤：

步骤一，溶胶的配置，将Al(NO₃)₃·9H₂O，和LiOH分别在蒸馏水中溶解，溶液浓度0.5mol/L～1mol/L，控制溶液温度在23-27℃，配置以上足量的溶液待用；按照Al(NO₃)₃和LiOH物质的量1∶3的比例取用两溶液，在搅拌状态下混合，采用硝酸或氨水调整pH在4-8范围内，将温度控制在23-27℃范围内形成氢氧化铝溶胶；

步骤二，表面修饰，在蒸馏水体系下，按照重量份数蒸馏水40～70份，加入重量份数100～300份的上述纳米层状Li[Li_0.20Ni_0.133Co_0.133Mn_0.534]O₂，搅拌混合2～5分钟形成均匀的料浆；按照Al/Mn＝0.005-0.01的摩尔比例，将配置的氢氧化铝溶胶加入到料浆中，控制溶胶加入速度在0.5L～2L/min，搅拌混合0.5h～1h；溶胶加入过程，保持料浆在持续混合过程中；整个过程均控制料浆温度在23-27℃范围内，采用氨水或硝酸控制pH在4-8；

步骤三，后续热处理，将以上浆料在80～120℃真空脱水处理2～5小时，脱水后的固体粉末在空气气氛中，400℃-550℃热处理4～12小时，过200目筛后即得到作为锂电池正极材料的最终产品。