[发明专利]一种镍钴锰酸锂的制备方法

说明书

本发明公开了一种镍钴锰酸锂的制备方法，首先在微波条件下形成中间产物，将中间产物在助剂无水乙醇和乙二醇的作用下进行球磨，通过机械合金化的作用改变中间产物颗粒的表面特性和形貌，然后将黑色的中间产物与锂盐、镍盐、钴盐尿素以及起到调控形貌的六亚甲基四胺形成混合液，反应得到前驱体，煅烧后即得到海胆状的镍钴锰酸锂，其直径在2‑5μm之间。本发明制备得到的镍钴锰酸锂，锰元素价态稳定，为海胆状形貌、其成分可控且易于调节。用本发明得到的镍钴锰酸锂作为锂电池正极材料，镍和钴掺杂克服了锰酸锂的缺点、改进了其电学性能，具有容量高、衰减小的特点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种锂化合物的制备方法，特别是涉及一种镍钴锰酸锂的制备方法。

背景技术

近年来，随着科技的发展，电子设备成为人们生活的必需品，小到手机，大到笔记本电脑，为人门的生活带来便捷和效率。另一方面，石油作为化石能源，其储量越来越少，并且带来的环境污染也日益显现。在这种情况下，国家大力推进新能源汽车的研制与销售，电动汽车逐步走向人们的生活。

但无论是电子设备，还是电动汽车，电池都是其中的核心元件和发展瓶颈。容量大、充电快、衰减小的电池，是全球科学家一直努力追寻的目标。

锂化合物作为电极材料，以开路电压高，比能量高，工作温度范围宽，放电平衡，自放电子等优点，已得到广泛的研究，但是目前也仅钴酸锂LiCoO₂等少数锂化合物商业化应用。

锰酸锂LiMn₂O₄由于具有电压高、价格低廉、资源丰富、环境友好、制备简单等特点，成为最有前途的锂离子电池正极材料之一。

但是锰酸锂在循环过程中容量有较大的衰减，造成这种现象的主要原因是锰酸锂相结构的纯度及稳定性、微观形貌的不规则，以及锰酸锂在充放电时容易发生歧化反应、产生三价锰离子溶解到电解液中等。

未解决这一问题，通常通过掺杂改性提高其电学性能，如用Fe、Co、Ni、Zn等金属掺杂，是稳定尖晶石结构、提高循环性能是较为有效的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍钴锰酸锂的制备方法，通过该方法得到的镍钴锰酸锂，具有容量高、衰减小等特点，是锂离子电池电极的理想材料。

本发明的技术方案如下：

一种镍钴锰酸锂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将过硫酸钠溶解于去离子水中，边搅拌边加入等摩尔量的醋酸锰，继续搅拌10min，然后放入微波消解仪中，在3-6kW的条件下处理10-30min，得到黑色沉淀，用去离子水和无水乙醇分别洗涤3-5次，在真空干燥箱中于80-90℃下干燥；

（2）将步骤（1）中得到的黑色沉淀在行星球磨机中球磨1-2h，球磨过程中加入助剂无水乙醇以及乙二醇，其加入量以润湿所述黑色沉淀为准，且无水乙醇和乙二醇的摩尔比为2~4:1；

（3）将步骤（2）得到的产物分散在去离子水中，形成均匀的悬浊液，然后加入锂盐、镍盐和钴盐，磁力搅拌均匀，再加入尿素搅拌均匀后静置1h，最后加入六亚甲基四胺，磁力搅拌20-30min得到混合液，所述混合液中的尿素浓度为0.4-0.6mol/L；

（4）将步骤（3）得到的混合液放入微波消解仪中，在3-5kW的条件下处理40-60min，取出静置，在400-500℃下煅烧1h，得到海胆状的镍钴锰酸锂，所述镍钴锰酸锂的直径在2-5μm之间。

优选地，步骤（2）中，所述锂盐为醋酸锂、硝酸锂或氯化锂，所述镍盐为醋酸镍、硝酸镍或氯化镍，所述钴盐为硝酸钴或氯化钴。

优选地，步骤（3）中，所述六亚甲基四胺以水溶液的形式加入，六亚甲基四胺在得到的混合液中的浓度为0.04-0.06mol/L。