[发明专利]一种低硫的锰钴镍氢氧化物的制备处理方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种锂电正极材料前驱体即低硫的锰钴镍氢氧化物的制备处理方法。

背景技术

锂离子电池自1991年被日本Sony公司推出以来，便以其单体电池电压高、能量密度高、循环寿命长及无记忆效应等特点而引起广泛关注，被认为是最具发展潜力的电池之一。在锂离子电池的构成材料中，正极材料占据着重要的地位，正极材料的好坏，直接决定了最终锂离子电池产品的性能优劣。目前研究较多的正极材料有钻酸锂(LiCoO₂)，镍酸锂(LiNiO₂)，锰酸锂(LiMn₂O₄)，磷酸铁锂(LiFePO₄)等。LiCoO₂具有放电平台高、容量大、密度高、循环性能好，生产工艺易于控制等优点，但其实际容量只有理论容量的一半左右；同时LiCoO₂较差的安全性及钴的稀缺性，严重限制了其在动力电池领域的应用。LiNiO₂具有与LiCoO₂相同的层状晶体结构，实际容量远高于LiCoO₂，且具有成本低的优势。但是由于Li⁺与Ni²⁺半径相近，Ni²⁺容易进入Li⁺的3a位，发生镍锂混排，降低了LiNiO₂实际放电比容量，且LiNiO₂合成条件苛刻，电化学综合性能不稳定，阻碍了其实际应用。LiMn₂O₄以其安全性好，价格便宜及环境友好而受到关注。但该材料理论及实际容量偏低，限制了其应用范围。

三元材料Li(Mn_1-x-yCo_xNi_y)O₂综合了LiCoO₂，LiNiO₂，LiMn₂O₄三种层状材料的优点，其中Co能够减少阳离子混排，有效稳定材料的层状结构，Ni可提高材料的容量；Mn不仅可以降低材料成本，而且可以提高材料的安全性。目前锰钴镍比例为1：1：1及3：2：5的产品已成功实现商品化。

Li(Mn_1-x-yCo_xNi_y)O₂类三元材料的合成方法有共沉淀法、固相法、溶胶-凝胶法及喷雾干燥法等。其中共沉淀法为众多企业所采用，它建立在控制结晶理论基础之上，在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂和络合剂，使金属离子共同沉淀得到球形或类球形前驱体，再将前驱体与锂源按化学计量比烧结，制得Li(Mn_1-x-yCo_xNi_y)O₂层状三元材料。共沉淀法通过控制合成pH值和络合剂用量，以及反应温度，反应时间等条件，所合成的前驱体形貌、粒度易于控制，材料振实密度较高，可以实现元素在原子级别均匀混合，减少材料中杂相的出现，在三元材料合成中得到广泛应用。