CN104868122A - 一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法 - Google Patents

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穆道斌
王垒
许洪亮
盖亮
刘琦
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Abstract

本发明涉及一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，属于化工电极材料制造工艺技术领域。先将镍盐、钴盐、锰盐溶解在去离子水和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀后加入表面活性剂，待混合溶液澄清后加入沉淀剂，搅拌均匀后倒入反应釜并置于干燥箱中反应，随后将得到的前驱体与锂盐混合进行预烧、煅烧得到目标产物。该制备方法操作简便，制备参数可控性强，制备的三元正极材料的是一种单晶材料、粒径集中在亚微米量级，为锂离子提供了快速且路径短的传输通道，同时增加了材料与电解液的接触。该三元正极材料具有高比容量、高倍率性能和循环稳定性，适用于高体积能量密度电子产品的需求。

Description

一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，属于化工电极材料制造工艺技术领域。
背景技术
随着社会的不断进步，环境恶化及化石型不可再生资源的匮乏，当下人们对新能源的需求越来越急迫。作为一种绿色能源的锂离子电池，自从上世纪90年代初成功开发以来，就以其比能量高、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染等独特优势而倍受关注，已在手机、数码相机、笔记本电脑等小型便携式电子产品中广泛应用，并且逐渐成为电动汽车最主要的候选动力电源之一。随着环境问题的日益严峻以及对军事装备的高科技化、小型化需求的同时，对锂离子电池的能量密度、安全可靠性及循环寿命提出了更高的要求，其中作为提高锂离子电池性能的关键因素之一的性能优良正极材料的开发一直是研究的重点。
目前商品化的锂离子电池正极材料主要为钴酸锂，磷酸亚铁锂和镍钴锰酸锂等。其中，钴酸锂是最早商品化的锂离子电池正极材料，但钴价格较高，对环境也产生不良影响，其在电动汽车和大型储备电源方面的安全性还有待改进。磷酸亚铁锂由于自身存在电子电导率低、锂离子扩散速度慢、体积能量密度小等缺陷，而且其理论容量较低，限制了其在高比能锂离子电池上的应用。镍钴锰酸锂三元正极材料由于结合了钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂三者的优点，展现了良好的电化学性能，具有高的比容量和循环性能，同时降低了材料的成本，日益受到人们的关注。但其在应用于高能量锂离子电池方面还有很大的提升空间。
当前水热合成方法已广泛应用于锂离子电池正负极材料的合成制备，它具有粒子纯度高、分散性好、晶型好且可控制，生产成本低等特点。陈建(201410512794.X)公开了采用水热法合成了LiNixCoyMnzO2正极材料，该材料充放电性能0.5C下放电比容量高达177.3mAh/g，但该方法中运用的间苯二酚和甲醛有毒、具有刺激性，而且10C下放电比容量仅有141.7mAh/g。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术无法生产出单晶一次颗粒的镍钴锰酸锂三元正极材料，提供一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法。该方法具有普适性、过程易于控制的特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
步骤一、将二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐溶解在乙二醇水溶液中；二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐的摩尔比为a：b：c；二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐完全溶解后加入表面活性剂，表面活性剂与二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐混合物的摩尔比为(0.01～0.8)：1；待表面活性剂完全溶解后加入沉淀剂，沉淀剂与二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐混合物的摩尔比为(1～1.15):1；搅拌均匀后得到混合物；
步骤二、将步骤一所得混合物转移至反应釜中，密封后置于鼓风干燥箱中反应；反应结束后，取出反应釜冷却至室温，离心、干燥后得到前驱体；
步骤三、将步骤二所得前躯体与锂盐均匀混合后在空气气氛下预烧，所述锂盐与二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐混合物的摩尔比为(1～1.15):1；预烧的温度为400～480℃，预烧的时间为3～10h；预烧后冷却至室温，得到氧化物；再在氧气气氛下高温烧结，氧化物从室温升温至500℃，在此温度下烧结3～10h，升温速率为1～10℃/min；然后再升温至700℃，在此温度下烧结3～10h，升温速率为1～10℃/min；最后再升温至750℃～950℃，在此温度下烧结8～24h，升温速率为1～10℃/min；降至室温，得到单晶镍钴锰酸锂三元正极材料LiNiaCobMncO2(0.4≤a≤0.9，0.1≤b≤0.5，0.1≤c≤0.5，a+b+c＝1)。
所述步骤一中表面活性剂包括：十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、咪唑啉。
所述步骤一中沉淀剂包括：草酸、草酸二甲脂。
所述步骤一中二价镍盐为醋酸镍、碳酸镍或二者的混合物。所述步骤一中二价钴盐为醋酸钴、碳酸钴或二者的混合物；所述步骤一中二价锰盐为醋酸锰、碳酸锰或二者的混合物。
所述步骤二中反应的温度为120～220℃，该反应的时间为6～48h。
所述步骤三中锂盐为硝酸锂、醋酸锂、草酸锂、氯化锂、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或两种以上的任意混合物。
有益效果
1、本发明的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，该方法具有普适性，制备工艺简单，过程易于控制等特点，易于工业化推广。制备得到的LiNiaCobMncO2三元正极材料具有标准的层状结构，一次颗粒为单晶亚微米量级粒度。
2、本发明的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，合成的材料具有标准的层状结构，改善了其倍率性能和循环性能，其在10C倍率下放电比容量高达153.6mAh/g，循环100圈之后容量保持率达80.5％，提高了材料的能量密度(10C下达1017Wh/L)。
附图说明
图1为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料煅烧前的扫描电镜形貌图；
图2为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料煅烧后的扫描电镜形貌图；
图3为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料的X射线衍射图谱；
图4为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料的透射电镜形貌图；
图5为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料的透射电镜形貌图4中选取A的电子衍射谱图；
图6为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料的透射电镜形貌图4中选取B的电子衍射谱图；
图7为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料的透射电镜形貌图4中选取C的电子衍射谱图；
图8为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料的透射电镜形貌图4中选取D的电子衍射谱图；
图9为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料在不同倍率下的首轮放电曲线图；
图10为实施例1制备的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料在0.2C倍率充电，0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C放电倍率下的循环100次的循环性能图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达到预期目的所采取的技术手段，以下结合附图及实施例，对依据本发明提出的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法及其具体实施手段、步骤及其功效，详细说明如下。
实施例1
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
1)将2.98g Ni(CH3COO)2·4H2O、1.00g Co(CH3COO)2·4H2O及0.98g Mn(CH3COO)2·4H2O，溶解到80mL去离子水和乙二醇的混合溶液中(体积比1:1)，搅拌均匀，待其完全溶解后加入1.5g CTAB，待其完全溶解后加入2.65g草酸，搅拌至完全混合均匀。
2)将步骤1)得到的均匀混合物转移至不锈钢反应釜中，密封后置于鼓风干燥箱中，在200℃条件下反应10h；
3)反应结束后，取出反应釜冷却至室温，将反应釜内的前驱液经离心机离心5次，然后将其置于鼓风干燥箱中，在80℃条件下干燥24h，得到前驱体，其SEM形貌图如图1所示；
4)将0.81g的LiNO3加入到步骤3)中2g的前驱体中，待研磨充分混合后，将其置于空气气氛的预烧炉中预烧，升温速率5℃/min升至预烧温度450℃，恒温预烧5h，冷却至室温，得到氧化物。然后将氧化物置于煅烧炉中高温煅烧，升温速率3℃/min升温至500℃，恒温3h后，以3℃/min升温至700℃，恒温3h，尔后以3℃/min升温至煅烧温度850℃，煅烧12h，以3℃/min降温至室温，从而得到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料，质量约为1.9g，其SEM形貌图如图2所示。
将得到的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料进行X射线衍射测试，结果如图3所示，得到的衍射图与标准谱图对比无杂峰说明合成材料无杂相，衍射峰较为尖锐说明材料结晶性较好；将得到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料进行透射电镜和电子选取衍射测试，结果如图4-图8所示，结果说明材料具有一套电子衍射斑纹，说明该材料是一种单晶颗粒。
将得到的三元正极材料直接应用于锂离子电池进行充放电比容量测试：LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料作为工作电极，金属锂片为对电极，1mol/L的LiF6/EC+DMC+EMC(体积比1∶1：1)为电解液，在氩气气氛手套箱中装配成模拟电池。对模拟电池进行充放电测试，电压范围为2.8～4.3V(vs.Li+/Li)。
测试结果：LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料在在不同倍率下的首轮放电比容量如图5所示，其首次放电比容量分别是183.7mAh/g(0.2C)，172.7mAh/g(0.5C)，169.3mAh/g(1C),165.7mAh/g(2C)，157.4mAh/g(5C)，和153.6mAh/g(10C)；该材料在0.2C、0.5C、1C、2C、5C和10C倍率下循环100次的循环性能如图6所示，从图中可以看出，在0.2C倍率下充电，0.2C、0.5C、1C、2C、5C和10C放电倍率下循环100次后的放电比容量分别为165.2mAh/g，161.5mAh/g,153.2mAh/g，149.1mAh/g,128.8mAh/g和123.6mAh/g，容量保持率分别为89.9％，93.5％，90.5％，90.0％，81.8％，80.5％。
实施例2
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
步骤与实施例1中的步骤相同，区别在于步骤4)中将0.81g的LiNO3加入到步骤3)中2g的前驱体中，待研磨充分混合后，将其置于空气气氛的预烧炉中预烧，升温速率5℃/min升至预烧温度450℃，恒温预烧10h，冷却至室温，得到氧化物。然后将氧化物置于煅烧炉中高温煅烧，升温速率10℃/min升温至500℃，恒温10h后，以10℃/min升温至700℃，恒温10h，尔后以10℃/min升温至煅烧温度950℃，煅烧24h，以10℃/min降温至室温，从而得到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料，质量约为1.9g。
将得到的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料进行X射线衍射测试，结果表明得到的衍射图与标准谱图对比无杂峰，说明合成材料无杂相，衍射峰较为尖锐说明材料结晶性较好；将得到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料进行透射电镜和电子选取衍射测试，结果说明材料具有一套电子衍射斑纹，说明该材料是一种单晶颗粒。
将得到的三元正极材料直接应用于锂离子电池进行充放电比容量测试：LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料作为工作电极，金属锂片为对电极，1mol/L的LiF6/EC+DMC+EMC(体积比1∶1：1)为电解液，在氩气气氛手套箱中装配成模拟电池。对模拟电池进行充放电测试，电压范围为2.8～4.3V(vs.Li+/Li)。
测试结果：LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料在在不同倍率下首次放电比容量分别是172.7mAh/g(0.2C)，165.7mAh/g(0.5C)，160.3mAh/g(1C),155.7mAh/g(2C)，150.1mAh/g(5C)，和143.8mAh/g(10C)；该材料在0.2C倍率下充电，0.2C、0.5C、1C、2C、5C和10C放电倍率下循环100次后的放电比容量分别为151.3mAh/g，149.3mAh/g,140.3mAh/g，135.3mAh/g,124.1mAh/g和115.5mAh/g，容量保持率分别为87.6％，90.1％，87.5％，86.9％，82.7％，80.3％。
实施例3
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
1)将1.23g NiCO3、0.41g CoCO3及0.40g MnCO3，溶解到80mL去离子水和乙二醇的混合溶液中(体积比1:2)，搅拌均匀，待其完全溶解后加入1.5gCTAB，待其完全溶解后加入2.65g草酸，搅拌至完全混合均匀。
2)将步骤1)得到的均匀混合物转移至不锈钢反应釜中，密封后置于鼓风干燥箱中，在220℃条件下反应6h；
3)反应结束后，取出反应釜冷却至室温，将反应釜内的前驱液经离心机离心5次，然后将其置于鼓风干燥箱中，在80℃条件下干燥24h，得到前驱体；
4)将0.81g的LiNO3加入到步骤3)中2g的前驱体中，待研磨充分混合后，将其置于空气气氛的预烧炉中预烧，升温速率8℃/min升至预烧温度400℃，恒温预烧6h，冷却至室温，得到氧化物。然后将氧化物置于煅烧炉中高温煅烧，升温速率1℃/min升温至500℃，恒温6h后，以1℃/min升温至700℃，恒温6h，尔后以1℃/min升温至煅烧温度750℃，煅烧16h，以1℃/min降温至室温，从而得到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料，质量约为1.9g。
按照实施例1所述测试方法进行恒流充放电性能测试，0.2C倍率下首次放电比容量为175.2mAh/g，循环100次后的容量保持率为87.3％。
实施例4
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
1)将1.23g NiCO3、1.00g Co(CH3COO)2·4H2O及0.98g Mn(CH3COO)2·4H2O，溶解到80mL去离子水和乙二醇的混合溶液中(体积比2:1)，搅拌均匀，待其完全溶解后加入5.8g CTAB，待其完全溶解后加入2.90g草酸，搅拌至完全混合均匀。
2)将步骤1)得到的均匀混合物转移至不锈钢反应釜中，密封后置于鼓风干燥箱中，在120℃条件下反应48h；
3)反应结束后，取出反应釜冷却至室温，将反应釜内的前驱液经离心机离心5次，然后将其置于鼓风干燥箱中，在80℃条件下干燥24h，得到前驱体；
4)将0.81g的LiNO3加入到步骤3)中2g的前驱体中，待研磨充分混合后，将其置于空气气氛的预烧炉中预烧，升温速率5℃/min升至预烧温度450℃，恒温预烧5h，冷却至室温，得到氧化物。然后将氧化物置于煅烧炉中高温煅烧，升温速率3℃/min升温至500℃，恒温3h后，以3℃/min升温至700℃，恒温3h，尔后以3℃/min升温至煅烧温度850℃，煅烧12h，以3℃/min降温至室温，从而得到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料，质量约为1.9g。
按照实施例1所述测试方法进行恒流充放电性能测试，0.2C倍率下首次放电比容量为174.5mAh/g，循环100次后的容量保持率为86.4％。
实施例5
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
1)将1.23g NiCO3、1.00g Co(CH3COO)2·4H2O及0.40g MnCO3，溶解到80mL去离子水和乙二醇的混合溶液中(体积比1:5)，搅拌均匀，待其完全溶解后加入1.15g咪唑啉，待其完全溶解后加入2.52g草酸，搅拌至完全混合均匀。
2)将步骤1)得到的均匀混合物转移至不锈钢反应釜中，密封后置于鼓风干燥箱中，在180℃条件下反应12h；
3)反应结束后，取出反应釜冷却至室温，将反应釜内的前驱液经离心机离心5次，然后将其置于鼓风干燥箱中，在80℃条件下干燥24h，得到前驱体；
4)将0.49g LiOH·H2O加入到步骤3)中2g的前驱体中，待研磨充分混合后，将其置于空气气氛的预烧炉中预烧，升温速率5℃/min升至预烧温度450℃，恒温预烧5h，冷却至室温，得到氧化物。然后将氧化物置于煅烧炉中高温煅烧，升温速率3℃/min升温至500℃，恒温3h后，以3℃/min升温至700℃，恒温3h，尔后以3℃/min升温至煅烧温度850℃，煅烧12h，以3℃/min降温至室温，从而得到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料，质量约为1.9g。
按照实施例1所述测试方法进行恒流充放电性能测试，0.2C倍率下首次放电比容量为177.6mAh/g，循环100次后的容量保持率为87.1％。
实施例6
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
1)将1.23g NiCO3、1.00g Co(CH3COO)2·4H2O及0.40g MnCO3，溶解到80mL去离子水和乙二醇的混合溶液中(体积比2:5)，搅拌均匀，待其完全溶解后加入1.15g咪唑啉，待其完全溶解后加入2.48g草酸二甲脂，搅拌至完全混合均匀。
2)将步骤1)得到的均匀混合物转移至不锈钢反应釜中，密封后置于鼓风干燥箱中，在200℃条件下反应10h；
3)反应结束后，取出反应釜冷却至室温，将反应釜内的前驱液经离心机离心5次，然后将其置于鼓风干燥箱中，在80℃条件下干燥24h，得到前驱体；
4)将0.49g LiOH·H2O加入到步骤3)中2g的前驱体中，待研磨充分混合后，将其置于空气气氛的预烧炉中预烧，升温速率5℃/min升至预烧温度450℃，恒温预烧5h，冷却至室温，得到氧化物。然后将氧化物置于煅烧炉中高温煅烧，升温速率3℃/min升温至500℃，恒温3h后，以3℃/min升温至700℃，恒温3h，尔后以3℃/min升温至煅烧温度850℃，煅烧12h，以3℃/min降温至室温，从而得到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元正极材料，质量约为1.9g。
按照实施例1所述测试方法进行恒流充放电性能测试，0.2C倍率下首次放电比容量为168.6mAh/g，循环100次后的容量保持率为93.1％。
实施例7
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
步骤与实施例1中的步骤相同，区别在于步骤4)中加入0.72g的Li2CO3。按照实施例1所述测试方法进行恒流充放电性能测试，0.2C倍率下首次放电比容量为175.6mAh/g，循环100次后的容量保持率为88.2％。
实施例8
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
步骤与实施例1中的步骤相同，区别在于步骤1)中加入5.8g CTAB。按照实施例1所述测试方法进行恒流充放电性能测试，0.2C倍率下首次放电比容量为178.6mAh/g，循环100次后的容量保持率为89.5％。
实施例9
一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，具体步骤为：
步骤与实施例1中的步骤相同，区别在于步骤4)中高温煅烧后自然冷却至室温。按照实施例1所述测试方法进行恒流充放电性能测试，0.2C倍率下首次放电比容量为179.6mAh/g，循环100次后的容量保持率为90.2％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述阐述的技术内容做出些许更动或部分修饰视为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下，
步骤一、将二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐溶解在乙二醇水溶液中；二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐的摩尔比为a：b：c；二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐完全溶解后加入表面活性剂，表面活性剂与二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐混合物的摩尔比为0.01～0.8：1；待表面活性剂完全溶解后加入沉淀剂，沉淀剂与二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐混合物的摩尔比为1～1.15:1；搅拌均匀后得到混合物；
步骤二、将步骤一所得混合物转移至反应釜中，密封后置于鼓风干燥箱中反应；反应结束后，取出反应釜冷却至室温，离心、干燥后得到前驱体；
步骤三、将步骤二所得前躯体与锂盐均匀混合后在空气气氛下预烧，所述锂盐与二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐混合物的摩尔比为(1～1.15):1；预烧的温度为400～480℃，预烧的时间为3～10h；预烧后冷却至室温，得到氧化物；再在氧气气氛下高温烧结，氧化物从室温升温至500℃，在此温度下烧结3～10h，升温速率为1～10℃/min；然后再升温至700℃，在此温度下烧结3～10h，升温速率为1～10℃/min；最后再升温至750℃～950℃，在此温度下烧结8～24h，升温速率为1～10℃/min；降至室温，得到单晶镍钴锰酸锂三元正极材料LiNiaCobMncO2，其中0.4≤a≤0.9，0.1≤b≤0.5，0.1≤c≤0.5，a+b+c＝1。
2.如权利要求1所述的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中表面活性剂包括：十六烷基三甲基溴化铵CTAB、咪唑啉。
3.如权利要求1所述的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中沉淀剂包括：草酸、草酸二甲脂。
4.如权利要求1所述的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中二价镍盐为醋酸镍、碳酸镍或二者的混合物。
5.如权利要求1所述的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中二价钴盐为醋酸钴、碳酸钴或二者的混合物。
6.如权利要求1所述的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中二价锰盐为醋酸锰、碳酸锰或二者的混合物。
7.如权利要求1所述的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中反应的温度为120～220℃，该反应的时间为6～48h。
8.如权利要求1所述的一种单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中锂盐为硝酸锂、醋酸锂、草酸锂、氯化锂、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或两种以上的任意混合物。
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Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106410184A (zh) * 2016-11-01 2017-02-15 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种空心微球花状结构三元正极材料及制备和应用
CN106602055A (zh) * 2016-11-23 2017-04-26 广东邦普循环科技有限公司 一种小颗粒单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN106848297A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 中国科学院青海盐湖研究所 锂离子电池中富锂三元正极材料的制备方法
CN106910882A (zh) * 2017-04-01 2017-06-30 济南大学 一种锂离子电池用大单晶层状正极材料的制备方法
CN107528064A (zh) * 2017-08-10 2017-12-29 广东邦普循环科技有限公司 一种高电压型类单晶三元正极材料及其制备方法
CN107658451A (zh) * 2017-09-18 2018-02-02 北京理工大学 一种622ncm三元正极材料及其制备方法
CN107804879A (zh) * 2017-10-18 2018-03-16 重庆特瑞新能源材料有限公司 一种纳米化制备单晶锂电池正极材料的方法
CN108269995A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 广东天劲新能源科技股份有限公司 晶体结构可调控的三元前驱体、正极材料及其制备方法
CN109075333A (zh) * 2016-03-14 2018-12-21 苹果公司 用于锂离子电池的阴极活性材料
CN109346718A (zh) * 2018-09-21 2019-02-15 山东省科学院能源研究所 一种单晶镍钴锰酸锂前驱体及其制备方法和应用
CN109873141A (zh) * 2019-02-19 2019-06-11 武汉科技大学 一种块状结构镍钴锰三元正极材料及其制备方法
CN109952671A (zh) * 2017-10-20 2019-06-28 蔚山科学技术院 用于锂二次电池的正极活性物质、其制备方法、包含它的电极及包含该电极的锂二次电池
CN110422892A (zh) * 2019-08-08 2019-11-08 青岛新正锂业有限公司 一种微米级单晶一次颗粒三元正极材料的制备工艺
CN110867577A (zh) * 2019-11-18 2020-03-06 西安建筑科技大学 一种三维纳米线阵列结构的811ncm三元正极材料及其制备方法
CN110862109A (zh) * 2019-11-22 2020-03-06 合肥工业大学 一种水热辅助共沉淀策略制备锂离子电池三元正极材料的方法
US10593941B2 (en) 2016-09-20 2020-03-17 Apple Inc. Cathode active materials having improved particle morphologies
US10597307B2 (en) 2016-09-21 2020-03-24 Apple Inc. Surface stabilized cathode material for lithium ion batteries and synthesizing method of the same
US10615413B2 (en) 2013-03-12 2020-04-07 Apple Inc. High voltage, high volumetric energy density li-ion battery using advanced cathode materials
CN111682201A (zh) * 2019-03-11 2020-09-18 中天新兴材料有限公司 镍钴锰酸锂复合材料的制备方法
CN112593075A (zh) * 2020-11-30 2021-04-02 上海大学 低冰镍盐化焙烧-水浸同步提取镍、铜、钴及制备镍钴锰酸锂正极材料的方法
CN112652760A (zh) * 2019-10-10 2021-04-13 中国石油化工股份有限公司 电池正极材料前驱体和电池正极材料及其制备方法和应用
CN112803009A (zh) * 2021-03-18 2021-05-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种镍钴锰三元正极材料的制备方法及其应用
CN112830524A (zh) * 2019-11-22 2021-05-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种单晶型锂的过渡金属氧化物正极材料及其制备方法和应用
CN113998744A (zh) * 2021-10-29 2022-02-01 西南交通大学 一种高容量、高倍率LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料、制备方法及应用
CN114394624A (zh) * 2022-01-13 2022-04-26 龙岩学院 一种多级多孔单晶化微米级LiMn2O4正极材料的制备方法
CN115036501A (zh) * 2022-06-30 2022-09-09 金川集团股份有限公司 一种高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
US11695108B2 (en) 2018-08-02 2023-07-04 Apple Inc. Oxide mixture and complex oxide coatings for cathode materials
US11749799B2 (en) 2018-08-17 2023-09-05 Apple Inc. Coatings for cathode active materials
US11757096B2 (en) 2019-08-21 2023-09-12 Apple Inc. Aluminum-doped lithium cobalt manganese oxide batteries

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102299324A (zh) * 2011-07-25 2011-12-28 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 基于过渡金属碳酸盐前驱体的锂离子电池正极材料制备方法
CN102569776A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种球形高电压正极材料尖晶石镍锰酸锂的制备方法
CN103311525A (zh) * 2013-06-08 2013-09-18 深圳华粤宝电池有限公司 锂离子电池正极材料的制备方法
CN103715412A (zh) * 2013-12-18 2014-04-09 江苏科捷锂电池有限公司 高电压锂电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法
CN103746111A (zh) * 2014-01-28 2014-04-23 天津先众科技有限公司 一种单晶体镍钴锰电池正极材料及其制备方法
CN103794778A (zh) * 2014-02-18 2014-05-14 湖南桑顿新能源有限公司 一种高密度镍钴锰酸锂正极材料的制备方法
CN103840151A (zh) * 2013-12-13 2014-06-04 山东海特电子新材料有限公司 一种特殊单晶结构的三元正极材料及其制备方法
CN104134791A (zh) * 2014-07-10 2014-11-05 宁波金和新材料股份有限公司 一种高电压单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN104319370A (zh) * 2014-09-28 2015-01-28 洛阳理工学院 一种锂离子电池三元正极材料LiNixCoyMnzO2的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102299324A (zh) * 2011-07-25 2011-12-28 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 基于过渡金属碳酸盐前驱体的锂离子电池正极材料制备方法
CN102569776A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种球形高电压正极材料尖晶石镍锰酸锂的制备方法
CN103311525A (zh) * 2013-06-08 2013-09-18 深圳华粤宝电池有限公司 锂离子电池正极材料的制备方法
CN103840151A (zh) * 2013-12-13 2014-06-04 山东海特电子新材料有限公司 一种特殊单晶结构的三元正极材料及其制备方法
CN103715412A (zh) * 2013-12-18 2014-04-09 江苏科捷锂电池有限公司 高电压锂电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法
CN103746111A (zh) * 2014-01-28 2014-04-23 天津先众科技有限公司 一种单晶体镍钴锰电池正极材料及其制备方法
CN103794778A (zh) * 2014-02-18 2014-05-14 湖南桑顿新能源有限公司 一种高密度镍钴锰酸锂正极材料的制备方法
CN104134791A (zh) * 2014-07-10 2014-11-05 宁波金和新材料股份有限公司 一种高电压单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN104319370A (zh) * 2014-09-28 2015-01-28 洛阳理工学院 一种锂离子电池三元正极材料LiNixCoyMnzO2的制备方法

Cited By (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10615413B2 (en) 2013-03-12 2020-04-07 Apple Inc. High voltage, high volumetric energy density li-ion battery using advanced cathode materials
US11362331B2 (en) 2016-03-14 2022-06-14 Apple Inc. Cathode active materials for lithium-ion batteries
US11870069B2 (en) 2016-03-14 2024-01-09 Apple Inc. Cathode active materials for lithium-ion batteries
CN109075333A (zh) * 2016-03-14 2018-12-21 苹果公司 用于锂离子电池的阴极活性材料
US10593941B2 (en) 2016-09-20 2020-03-17 Apple Inc. Cathode active materials having improved particle morphologies
US11114663B2 (en) 2016-09-20 2021-09-07 Apple Inc. Cathode active materials having improved particle morphologies
US11462736B2 (en) 2016-09-21 2022-10-04 Apple Inc. Surface stabilized cathode material for lithium ion batteries and synthesizing method of the same
US10597307B2 (en) 2016-09-21 2020-03-24 Apple Inc. Surface stabilized cathode material for lithium ion batteries and synthesizing method of the same
CN106410184A (zh) * 2016-11-01 2017-02-15 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种空心微球花状结构三元正极材料及制备和应用
CN106410184B (zh) * 2016-11-01 2019-06-21 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种空心微球花状结构三元正极材料及制备和应用
CN106602055A (zh) * 2016-11-23 2017-04-26 广东邦普循环科技有限公司 一种小颗粒单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN108269995B (zh) * 2016-12-30 2022-08-26 广东天劲新能源科技股份有限公司 晶体结构可调控的三元正极材料的制备方法
CN108269995A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 广东天劲新能源科技股份有限公司 晶体结构可调控的三元前驱体、正极材料及其制备方法
CN106848297A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 中国科学院青海盐湖研究所 锂离子电池中富锂三元正极材料的制备方法
CN106910882B (zh) * 2017-04-01 2019-04-23 济南大学 一种锂离子电池用大单晶层状正极材料的制备方法
CN106910882A (zh) * 2017-04-01 2017-06-30 济南大学 一种锂离子电池用大单晶层状正极材料的制备方法
CN107528064A (zh) * 2017-08-10 2017-12-29 广东邦普循环科技有限公司 一种高电压型类单晶三元正极材料及其制备方法
CN107658451A (zh) * 2017-09-18 2018-02-02 北京理工大学 一种622ncm三元正极材料及其制备方法
CN107804879A (zh) * 2017-10-18 2018-03-16 重庆特瑞新能源材料有限公司 一种纳米化制备单晶锂电池正极材料的方法
EP3499614A4 (en) * 2017-10-20 2019-10-23 UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology) CATHODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD FOR PRODUCING SAME, ELECTRODE COMPRISING SAME, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING SAID ELECTRODE
CN109952671A (zh) * 2017-10-20 2019-06-28 蔚山科学技术院 用于锂二次电池的正极活性物质、其制备方法、包含它的电极及包含该电极的锂二次电池
US10790498B2 (en) 2017-10-20 2020-09-29 Unist (Ulsan National Institute Of Science And Technology) Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, electrode including the same, and rechargeable lithium battery including the electrode
US11695108B2 (en) 2018-08-02 2023-07-04 Apple Inc. Oxide mixture and complex oxide coatings for cathode materials
US11749799B2 (en) 2018-08-17 2023-09-05 Apple Inc. Coatings for cathode active materials
CN109346718A (zh) * 2018-09-21 2019-02-15 山东省科学院能源研究所 一种单晶镍钴锰酸锂前驱体及其制备方法和应用
CN109873141A (zh) * 2019-02-19 2019-06-11 武汉科技大学 一种块状结构镍钴锰三元正极材料及其制备方法
CN111682201A (zh) * 2019-03-11 2020-09-18 中天新兴材料有限公司 镍钴锰酸锂复合材料的制备方法
CN110422892A (zh) * 2019-08-08 2019-11-08 青岛新正锂业有限公司 一种微米级单晶一次颗粒三元正极材料的制备工艺
US11757096B2 (en) 2019-08-21 2023-09-12 Apple Inc. Aluminum-doped lithium cobalt manganese oxide batteries
CN112652760A (zh) * 2019-10-10 2021-04-13 中国石油化工股份有限公司 电池正极材料前驱体和电池正极材料及其制备方法和应用
CN110867577A (zh) * 2019-11-18 2020-03-06 西安建筑科技大学 一种三维纳米线阵列结构的811ncm三元正极材料及其制备方法
CN110862109B (zh) * 2019-11-22 2022-04-05 合肥工业大学 一种水热辅助共沉淀策略制备锂离子电池三元正极材料的方法
CN112830524A (zh) * 2019-11-22 2021-05-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种单晶型锂的过渡金属氧化物正极材料及其制备方法和应用
CN110862109A (zh) * 2019-11-22 2020-03-06 合肥工业大学 一种水热辅助共沉淀策略制备锂离子电池三元正极材料的方法
CN112593075A (zh) * 2020-11-30 2021-04-02 上海大学 低冰镍盐化焙烧-水浸同步提取镍、铜、钴及制备镍钴锰酸锂正极材料的方法
CN112803009A (zh) * 2021-03-18 2021-05-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种镍钴锰三元正极材料的制备方法及其应用
CN113998744A (zh) * 2021-10-29 2022-02-01 西南交通大学 一种高容量、高倍率LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料、制备方法及应用
CN114394624A (zh) * 2022-01-13 2022-04-26 龙岩学院 一种多级多孔单晶化微米级LiMn2O4正极材料的制备方法
CN114394624B (zh) * 2022-01-13 2024-01-12 龙岩学院 一种多级多孔单晶化微米级LiMn2O4正极材料的制备方法
CN115036501A (zh) * 2022-06-30 2022-09-09 金川集团股份有限公司 一种高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法

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