[发明专利]一种高容量富锂正极材料的草酸盐共沉淀制备法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高容量富锂正极材料的草酸盐共沉淀制备法，属于锂离子电池材料技术领域。

背景技术

自从1990年SONY公司制造出第一块锂离子电池以来，锂离子电池就得到了迅速发展，并且取代了镍氢电池，在电子设备领域、储能领域和新能源汽车领域得到了广泛应用。现如今，锂离子电池的容量和循环性能的提高是各国研究人员们迫切希望解决的问题，主要就是寻找新的具有更高容量的正负电极材料。如果能够提高正极材料的容量，使其翻番，则电池总的容量和能量都可以大大地提高。因而要改进锂离子电池的性能，提高其额定容量和能量，主要的精力应该放在新型正极材料的研究上。

富锂正极材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)由于具有特殊的结构和特殊的充放电机理，使其在充放电过程中表现出了超高的比容量（实际放电比容量可达280mAhg^-1以上）。检索论文和专利发现，针对这类富锂正极材料的合成方法主要有Sol-Gel法、固相法和碱式共沉淀法三种。其中，Sol-Gel法合成富锂正极材料时，所用原料大部分为有机金属盐，价格较贵，不利于节约成本。固相法所制备的富锂材料，所需温度较高，且产物形貌不容易控制，不利于通过合成来控制产物电化学性能。碱式共沉淀法是利用OH^-与过渡金属离子形成沉淀的原理，将几种不同的过渡金属离子按照设计的计量比与OH^-结合形成共沉淀，从而制备出所需的材料。该方法具有材料形貌可控，尺寸均一等优点。但是，碱式盐共沉淀法在制备前驱体时，存在沉淀物杂质含量和配比难以精确控制的缺点。

发明内容

本发明的提供一种高容量富锂正极材料的草酸盐共沉淀制备法，其是一种高容量富锂材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)的草酸盐共沉淀制备法，该方法制备富锂材料时成本较低，所需温度不高，材料的形貌和尺寸比较容易控制；而且，由于Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺几种过渡金属离子在草酸根溶液中的沉淀速率比较相近，使得前驱体中各元素的含量和配比能够比较精确地受到控制，非常有利于提高材料的结构稳定性和充放电比容量。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高容量富锂正极材料的草酸盐共沉淀制备法，其特征在于其制备方法，具体步骤如下：（1）将可溶性Ni盐或Co盐与Mn盐，也可Ni盐、Co盐、Mn盐一起，按照化学计量比溶于适量的去离子水中，配制成一定浓度的金属盐溶液，金属盐溶液浓度为1~5mol·L^-1；

（2）将草酸盐或者草酸溶于去离子水中，配制成一定浓度的草酸根溶液，草酸根溶液浓度为2.5~7mol·L^-1；

（3）将金属盐溶液和草酸盐或草酸溶液进行混合，可按照“正加”、“反加”和“并加”三种方式进行，调节PH值，PH范围在6.5~8.5之间，形成共沉淀溶液。其中“正加”方式为：将金属盐溶液放入反应容器内，再加入草酸根溶液；“反加”方式为：将草酸根溶液置于反应容器内，再加入金属盐溶液；“并加”方式为：将草酸根溶液和金属盐溶液同时滴入反应容器内；

（4）共沉淀溶液通过滤纸过滤、去离子水洗涤2~4次、烘箱80~130^oC干燥后，即可得沉淀前驱体；