CN110697799A - 一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法 - Google Patents

一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110697799A
CN110697799A CN201910985321.4A CN201910985321A CN110697799A CN 110697799 A CN110697799 A CN 110697799A CN 201910985321 A CN201910985321 A CN 201910985321A CN 110697799 A CN110697799 A CN 110697799A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
source
ion battery
carbon source
organic polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910985321.4A
Other languages
English (en)
Inventor
杨书廷
王明阳
王科
吴齐
尚啸坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Battery Research Institute Co Ltd
Henan Normal University
Original Assignee
Henan Battery Research Institute Co Ltd
Henan Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Battery Research Institute Co Ltd, Henan Normal University filed Critical Henan Battery Research Institute Co Ltd
Priority to CN201910985321.4A priority Critical patent/CN110697799A/zh
Publication of CN110697799A publication Critical patent/CN110697799A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C01G53/006—Compounds containing, besides nickel, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料的制备技术领域，本发明有机碳源在多孔材料的形成过程中充当致孔剂的作用，有机碳源和LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2的一次颗粒互相堆叠在一起共同组成二次颗粒的球体，在烧结过程中随着烧结温度的逐渐升高，碳源在空气中的氧气环境中，逐渐烧结，最后完全以二氧化碳、水蒸气或其它气体的形成完全逸出，剩下的的二次颗粒小球体由于夹杂的碳源的消失，颗粒出现较多的孔洞，多孔锂离子电池正极材料的多孔结构在锂离子电池充放电过程中为锂离子脱嵌提供了畅通的通道，缩短了锂离子扩散路径。

Description

一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池正极材料的制备技术领域，具体涉及一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池是迄今为止通用性最强、使用性最广的二次电池。锂离子电池作为新型绿色电源具有许多优异的性能，如能量密度高、开路电压高、无记忆效应、安全无污染等优点。锂离子电池主要是由正极材料、负极材料、隔膜、电解液组装的，而正极电极材料作为不可或缺的一部分，对锂离子电池的性能有重要的影响。
锂离子电池正极材料种类较多，其中三元材料以其高能量密度、高比容量、优异循环性能、温度变化影响小等优点，受到越来越多的科研学者的追捧。但通过常规方法制备的三元材料存在如下缺点：所得二次颗粒比表面积较小，与电解液接触面积偏小，导致锂离子扩散通道过长，扩散速率偏小，对锂离子电池正极材料的性能有一定影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单、成本低廉且适用于工业化生产的多孔锂离子电池正极材料的制备方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：
一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体过程为：
步骤S1：按照摩尔比5:2:3:10.8分别称取物料镍源、钴源、锰源和锂源，将物料进行球磨混合，保持球料体积比为10:1，球磨时间为2-7h，其中镍源、钴源、锰源和锂源均为相应元素对应的碳酸盐；
步骤S2：将有机高分子碳源加入到60-80℃去离子水中并搅拌至均匀溶解，其中有机高分子碳源为羟丙基甲基纤维素或淀粉中的一种或两种；
步骤S3：将步骤S1所制得的混合料加入高速混合机，在混合速率为100-200rpm时均匀滴加步骤S2所制得的有机高分子碳源溶液，滴加完成后调整混合机转速为800-1000rpm并维持10-20min；
步骤S4：将步骤S3得到的混合料于60℃烘干，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至500-650℃保温5-9h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至900-1000℃保温6-8h，用于二次颗粒结构进一步优化以使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2。
进一步优选，步骤S2中所述有机高分子碳源与去离子水的质量比为1-10:100，步骤S3中所述混合料与有机高分子碳源溶液的质量比为100:5-10。
一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：按照摩尔比5:2:3:10.8分别称取物料碳酸镍、碳酸钴、碳酸锰和碳酸锂共200g，将物料进行球磨混合，保持球料体积比为10:1，球磨时间为5h；
步骤S2：将0.5g羟丙基甲基纤维素加入到10mL、70℃去离子水中并搅拌至均匀溶解；
步骤S3：将步骤S1所制得的混合料加入高速混合机，在混合速率为200rpm时均匀滴加步骤S2所制得的溶液，滴加完成后调整混合机转速为1000rpm并维持15min；
步骤S4：将步骤S3得到的混合料于60℃烘干5h，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至650℃保温7h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至950℃保温8h，用于二次颗粒结构进一步优化以使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2，该多孔锂离子电池正极材料的比表面积为2.168m2/g，首次放电比容量为155.7mAh/g，35℃的离子电导率为7.13*10-7S/cm。
一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体过程为：
步骤S1：将石墨在偏心球罐中以500-700rpm的转速研磨4-7h，再以800目的筛网过滤得到石墨粉；
步骤S2：将步骤S1得到的石墨粉加入到乙醇-水混合液中，同时进行机械搅拌和超声分散配成悬浮液；
步骤S3：按照摩尔比5:2:3分别称取可溶性镍源、可溶性钴源和可溶性锰源并溶于去离子水中配成2mol/L的盐溶液，再加入4mol/L的氢氧化钠溶液、氨水和步骤S2得到悬浮液，其中反应液的温度为50-55℃，反应器的搅拌速率为1000rpm，反应时间为8h，维持反应液的pH为10.5-11，全过程通入氮气进行保护；
步骤S4：将步骤S3得到的产物抽滤、烘干，再和锂源进行混合；
步骤S5：将步骤S4得到的混合料进行烘干，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至700-900℃保温8-12h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至1000-1200℃保温1-2h，用于二次颗粒结构进一步优化以使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2。
进一步优选，步骤S2中所述石墨粉与乙醇-水混合液的质量比为3-8:100，乙醇-水混合液中乙醇与水的体积比为1-10:1。
进一步优选，步骤S3中所述可溶性镍源、可溶性钴源和可溶性锰源均为对应元素的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐，氨水溶液中NH3·H2O与可溶性镍源、可溶性钴源和可溶性锰源总金属量的摩尔比为0.5-1:1，步骤S2得到悬浮液与盐溶液的体积比为8-12:100.
进一步优选，步骤S4中所述锂源为Li(OH)2或LiCO3，锂源与可溶性镍源、可溶性钴源和可溶性锰源总金属量的摩尔比为1.08:1。
一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将5g石墨在偏心球罐中以700rpm的转速研磨5h，再以800目的筛网过滤得到石墨粉；
步骤S2：将步骤S1得到的石墨粉加入到由75mL乙醇和25mL水组成的乙醇-水混合液中，同时进行机械搅拌和超声分散配成悬浮液；
步骤S3：将262.86g NiSO4、62g CoSO4、90.6g MnSO4和1L去离子水加入到反应器中配成2mol/L的盐溶液，再加入4mol/L的氢氧化钠溶液、含有1.6mol NH3·H2O的氨水和步骤S2得到悬浮液，其中反应液的温度为55℃，反应器的搅拌速率为1000rpm，反应时间为8h，维持反应液的pH为11，全过程通入氮气进行保护；
步骤S4：将步骤S3得到的产物抽滤、烘干，再和锂源碳酸锂进行混合；
步骤S5：将步骤S4得到的混合料于60℃烘干，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至900℃保温10h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至1100℃保温1h，用于二次颗粒结构进一步优化以使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2，该多孔锂离子电池正极材料的比表面积为2.324m2/g，首次放电比容量为162.4mAh/g，35℃的离子电导率为8.36*10-7S/cm。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用上述两种方法得到的多孔锂离子电池三元正极材料，其中多孔骨架由微米级的LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2构成。有机碳源在多孔材料形成过程中充当致孔剂的作用，有机碳源和LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2的一次颗粒互相堆叠在一起共同组成二次颗粒的球体，在烧结过程中，随着烧结温度的逐渐升高，碳源在空气中的氧气环境中，逐渐烧结，最后完全以二氧化碳、水蒸气或其它气体的形成完全逸出，剩下的的二次颗粒小球体由于夹杂的碳源的消失，颗粒出现较多的孔洞。
2、本发明所制备的多孔锂离子电池正极材料由于孔洞的增加，增大了二次颗粒的比表面积。多孔锂离子电池正极材料的多孔结构在锂离子电池充放电过程中为锂离子脱嵌提供了畅通的通道，缩短了锂离子扩散路径。本发明合成多孔锂离子电池正极材料与传统方法合成的正极材料相比，离子电导率和首次放电比容量均有一定的提高。本发明所涉及的制备方法具有广泛的适用性，对各种三元材料LiNi1-x-yCoxMnyO2（0＜x＜1，0＜y＜1）均具有较强的适用性。
附图说明
图1为通过实施例1和对比例1制得的锂离子电池正极材料NCM523前20圈放电比容量对比图（电压2.75-4.3V 1C）；
图2为通过实施例4和对比例制1得的锂离子电池正极材料NCM523前20圈放电比容量对比图（电压2.75-4.3V 1C）；
图3为实施例1制得的锂离子电池正极材料的SEM图；
图4为实施例4制得的锂离子电池正极材料的SEM图；
图5为对比例1制得的锂离子电池正极材料的SEM图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
步骤S1：按照摩尔比5:2:3:10.8分别称取物料碳酸镍、碳酸钴、碳酸锰和碳酸锂共200g，将物料进行球磨混合，保持球料体积比为10:1，球磨时间为5h；
步骤S2：将0.5g羟丙基甲基纤维素加入到10mL、70℃去离子水中并搅拌至均匀溶解；
步骤S3：将步骤S1所制得的混合料加入高速混合机，在混合速率为200rpm时均匀滴加步骤S2所制得的溶液，滴加完成后调整混合机转速为1000rpm并维持15min；
步骤S4：将步骤S3得到的混合料于60℃烘干5h，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至650℃保温7h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至950℃保温8h，用于二次颗粒结构进一步优化，使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2。
实施例2
与实施例1相同的部分本实施例不再赘述，与实施例1不同的地方是：步骤S2中按质量比1:1称取羟丙基甲基纤维素和淀粉的混合物进行溶液的配制。
实施例3
与实施例1相同的部分本实施例不在赘述，与实施例1不同的地方是：步骤S4中两个阶段烧结分别为：第一阶段在氮气保护环境中进行，温度500℃、升温速率5℃/min、保温9h；第二阶段在有氧环境中进行，温度950℃、升温速率5℃/min、保温6h。
实施例4
步骤S1：将5g石墨在偏心球磨罐中以700rpm的转速研磨5h，再以800目的筛网过滤得到石墨粉；
步骤S2：将步骤S1得到的石墨粉加入到由75mL乙醇和25mL水组成的乙醇-水混合液中，同时进行机械搅拌和超声分散配成悬浮液；
步骤S3：将262.86g NiSO4、62g CoSO4、90.6g MnSO4和1L去离子水加入到反应器中配成2mol/L的盐溶液，再加入4mol/L的氢氧化钠溶液、氨水（1.6mol NH3·H2O）和步骤S2得到悬浮液，其中反应液的温度为55℃，反应器的搅拌速率为1000rpm，反应时间为8h，维持反应液的pH为11，全过程通入氮气进行保护；
步骤S4：将步骤S3得到的产物抽滤、烘干，再和锂源碳酸锂进行混合；
步骤S5：将步骤S4得到的混合料于60℃烘干8h，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至900℃保温10h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至1100℃保温1h，用于二次颗粒结构进一步优化，使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2。
实施例5
本实施例与实施例4相同的部分不再赘述，不同的是：烧结过程分两个阶段在空气氛围中进行：第一阶段维持温度700℃、升温速率5℃/min、保温12h；第二阶段保持温度1000℃、升温速率5℃/min、保温1h。
对比例1
步骤S1：将262.86g NiSO4、62g CoSO4、90.6g MnSO4和1L去离子水加入到反应器中配成2mol/L的盐溶液，再加入4mol/L的氢氧化钠溶液和氨水（1.6mol NH3·H2O），其中反应液的温度为55℃，反应器的搅拌速率为1000rpm，反应时间为8h，维持反应液的pH为11，全过程通入氮气进行保护；
步骤S2：将步骤S1得到的产物抽滤、烘干，再和锂源进行混合；
步骤S3：将步骤S2得到的混合料于60℃烘干，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至900℃保温10h，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至1100℃保温1h，最终制得锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2。
实施例1-5及对比例1制得的锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2的比表面积、首次放电比容量和离子电导率分别如表1-2所示。
表1
首次放电比容量/mAh/g 离子电导率/S/cm（35℃）
实施例1 155.7 7.13*10<sup>-7</sup>
实施例2 153.3 6.96*10<sup>-7</sup>
实施例3 150.4 6.32*10<sup>-7</sup>
实施例4 162.4 8.36*10<sup>-7</sup>
实施例5 158.9 7.42*10<sup>-7</sup>
对比例1 148.4 3.18*10<sup>-7</sup>
表2
比表面积（m<sup>2</sup>/g）
实施例1 2.168
实施例2 1.987
实施例3 2.047
实施例4 2.324
实施例5 1.894
对比例1 0.5819
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (8)

1.一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体过程为：
步骤S1：按照摩尔比5:2:3:10.8分别称取物料镍源、钴源、锰源和锂源，将物料进行球磨混合，保持球料体积比为10:1，球磨时间为2-7h，其中镍源、钴源、锰源和锂源均为相应元素对应的碳酸盐；
步骤S2：将有机高分子碳源加入到60-80℃去离子水中并搅拌至均匀溶解，其中有机高分子碳源为羟丙基甲基纤维素或淀粉中的一种或两种；
步骤S3：将步骤S1所制得的混合料加入高速混合机，在混合速率为100-200rpm时均匀滴加步骤S2所制得的有机高分子碳源溶液，滴加完成后调整混合机转速为800-1000rpm并维持10-20min；
步骤S4：将步骤S3得到的混合料于60℃烘干，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至500-650℃保温5-9h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至900-1000℃保温6-8h，用于二次颗粒结构进一步优化以使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2。
2.根据权利要求1所述的多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述有机高分子碳源与去离子水的质量比为1-10:100，步骤S3中所述混合料与有机高分子碳源溶液的质量比为100:5-10。
3.根据权利要求1所述的多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：按照摩尔比5:2:3:10.8分别称取物料碳酸镍、碳酸钴、碳酸锰和碳酸锂共200g，将物料进行球磨混合，保持球料体积比为10:1，球磨时间为5h；
步骤S2：将0.5g羟丙基甲基纤维素加入到10mL、70℃去离子水中并搅拌至均匀溶解；
步骤S3：将步骤S1所制得的混合料加入高速混合机，在混合速率为200rpm时均匀滴加步骤S2所制得的溶液，滴加完成后调整混合机转速为1000rpm并维持15min；
步骤S4：将步骤S3得到的混合料于60℃烘干5h，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至650℃保温7h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至950℃保温8h，用于二次颗粒结构进一步优化以使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2，该多孔锂离子电池正极材料的比表面积为2.168m2/g，首次放电比容量为155.7mAh/g，35℃的离子电导率为7.13*10-7S/cm。
4.一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体过程为：
步骤S1：将石墨在偏心球罐中以500-700rpm的转速研磨4-7h，再以800目的筛网过滤得到石墨粉；
步骤S2：将步骤S1得到的石墨粉加入到乙醇-水混合液中，同时进行机械搅拌和超声分散配成悬浮液；
步骤S3：按照摩尔比5:2:3分别称取可溶性镍源、可溶性钴源和可溶性锰源并溶于去离子水中配成2mol/L的盐溶液，再加入4mol/L的氢氧化钠溶液、氨水和步骤S2得到悬浮液，其中反应液的温度为50-55℃，反应器的搅拌速率为1000rpm，反应时间为8h，维持反应液的pH为10.5-11，全过程通入氮气进行保护；
步骤S4：将步骤S3得到的产物抽滤、烘干，再和锂源进行混合；
步骤S5：将步骤S4得到的混合料进行烘干，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至700-900℃保温8-12h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至1000-1200℃保温1-2h，用于二次颗粒结构进一步优化以使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2。
5.根据权利要求4所述的多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述石墨粉与乙醇-水混合液的质量比为3-8:100，乙醇-水混合液中乙醇与水的体积比为1-10:1。
6.根据权利要求4所述的多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述可溶性镍源、可溶性钴源和可溶性锰源均为对应元素的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐，氨水溶液中NH3·H2O与可溶性镍源、可溶性钴源和可溶性锰源总金属量的摩尔比为0.5-1:1，步骤S2得到悬浮液与盐溶液的体积比为8-12:100。
7.根据权利要求4所述的多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中所述锂源为Li(OH)2或LiCO3，锂源与可溶性镍源、可溶性钴源和可溶性锰源总金属量的摩尔比为1.08:1。
8.根据权利要求4所述的多孔锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将5g石墨在偏心球磨罐中以700rpm的转速研磨5h，再以800目的筛网过滤得到石墨粉；
步骤S2：将步骤S1得到的石墨粉加入到由75mL乙醇和25mL水组成的乙醇-水混合液中，同时进行机械搅拌和超声分散配成悬浮液；
步骤S3：将262.86g NiSO4、62g CoSO4、90.6g MnSO4和1L去离子水加入到反应器中配成2mol/L的盐溶液，再加入4mol/L的氢氧化钠溶液、含有1.6mol NH3·H2O的氨水和步骤S2得到悬浮液，其中反应液的温度为55℃，反应器的搅拌速率为1000rpm，反应时间为8h，维持反应液的pH为11，全过程通入氮气进行保护；
步骤S4：将步骤S3得到的产物抽滤、烘干，再和锂源碳酸锂进行混合；
步骤S5：将步骤S4得到的混合料于60℃烘干，将烘干后的物料先在氮气环境下以5℃/min的升温速率升温至900℃保温10h，用于合成夹杂有有机高分子碳源的二次颗粒且有机高分子碳源不被氧化，再在有氧环境下以5℃/min的升温速率升温至1100℃保温1h，用于二次颗粒结构进一步优化以使得有机高分子碳源充分氧化并以气体的形成脱离体系，最终制得多孔锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2 Mn0.3O2，该多孔锂离子电池正极材料的比表面积为2.324m2/g，首次放电比容量为162.4mAh/g，35℃的离子电导率为8.36*10-7S/cm。
CN201910985321.4A 2019-10-16 2019-10-16 一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法 Pending CN110697799A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910985321.4A CN110697799A (zh) 2019-10-16 2019-10-16 一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910985321.4A CN110697799A (zh) 2019-10-16 2019-10-16 一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110697799A true CN110697799A (zh) 2020-01-17

Family

ID=69201267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910985321.4A Pending CN110697799A (zh) 2019-10-16 2019-10-16 一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110697799A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114180602A (zh) * 2021-11-30 2022-03-15 苏州华一新能源科技股份有限公司 一种六氟磷酸锂的制备方法
CN114678519A (zh) * 2021-12-23 2022-06-28 北京当升材料科技股份有限公司 具有多腔室结构的正极材料及其制备方法和锂离子电池

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1753213A (zh) * 2004-09-24 2006-03-29 中国电子科技集团公司第十八研究所 含锰氧化镍钴锂制备方法
CN101226998A (zh) * 2008-02-02 2008-07-23 黄成钢 高密度锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法
CN101269336A (zh) * 2008-05-19 2008-09-24 中国科学院山西煤炭化学研究所 多级孔材料负载钴催化剂及制法和应用
CN101992089A (zh) * 2010-10-29 2011-03-30 中国石油大学(北京) 三维有序大孔-介孔铁基钙钛矿氧化物催化剂及其制备方法
CN102364728A (zh) * 2011-11-02 2012-02-29 上海交通大学 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN103977781A (zh) * 2014-05-27 2014-08-13 贵州大学 一种多孔异相碱催化剂的制备方法及该催化剂的用途
CN105449190A (zh) * 2015-12-17 2016-03-30 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种分段式气氛烧结制备三元材料的方法
CN107230559A (zh) * 2017-06-28 2017-10-03 陕西科技大学 一种多孔氧化铈复合材料的制备方法
CN108091871A (zh) * 2017-12-28 2018-05-29 清远佳致新材料研究院有限公司 一种多孔球状锂离子电池三元正极材料及其制备方法
CN108828034A (zh) * 2018-04-28 2018-11-16 中原工学院 一种固体电解质型传感器多孔电极的制备方法
CN109065880A (zh) * 2018-06-26 2018-12-21 彩虹集团新能源股份有限公司 一种高电压单晶三元材料及其制备方法
CN109616664A (zh) * 2018-12-06 2019-04-12 欣旺达电子股份有限公司 镍钴锰前驱体、镍钴锰三元材料的制备方法及锂离子电池
CN109638248A (zh) * 2018-12-10 2019-04-16 北方奥钛纳米技术有限公司 一种多孔三元材料的制备方法、多孔三元材料以及半电池
CN109860540A (zh) * 2018-12-20 2019-06-07 天津巴莫科技股份有限公司 一种高性能的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
CN109999819A (zh) * 2019-04-05 2019-07-12 武汉纺织大学 一种制备多孔钙钛矿LaFeO3的原位碳模板法及其应用
CN110061240A (zh) * 2019-04-25 2019-07-26 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有蜂窝状定向孔分布的多孔电极载体及其制备方法和应用
JP2019140092A (ja) * 2018-02-07 2019-08-22 住友金属鉱山株式会社 リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質及びその製造方法並びに該被覆正極活物質の評価方法
CN110265642A (zh) * 2019-06-21 2019-09-20 北京理工大学 一种内部具有微孔结构ncm三元正极材料的制备方法

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1753213A (zh) * 2004-09-24 2006-03-29 中国电子科技集团公司第十八研究所 含锰氧化镍钴锂制备方法
CN101226998A (zh) * 2008-02-02 2008-07-23 黄成钢 高密度锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法
CN101269336A (zh) * 2008-05-19 2008-09-24 中国科学院山西煤炭化学研究所 多级孔材料负载钴催化剂及制法和应用
CN101992089A (zh) * 2010-10-29 2011-03-30 中国石油大学(北京) 三维有序大孔-介孔铁基钙钛矿氧化物催化剂及其制备方法
CN102364728A (zh) * 2011-11-02 2012-02-29 上海交通大学 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
CN103977781A (zh) * 2014-05-27 2014-08-13 贵州大学 一种多孔异相碱催化剂的制备方法及该催化剂的用途
CN105449190A (zh) * 2015-12-17 2016-03-30 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种分段式气氛烧结制备三元材料的方法
CN107230559A (zh) * 2017-06-28 2017-10-03 陕西科技大学 一种多孔氧化铈复合材料的制备方法
CN108091871A (zh) * 2017-12-28 2018-05-29 清远佳致新材料研究院有限公司 一种多孔球状锂离子电池三元正极材料及其制备方法
JP2019140092A (ja) * 2018-02-07 2019-08-22 住友金属鉱山株式会社 リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質及びその製造方法並びに該被覆正極活物質の評価方法
CN108828034A (zh) * 2018-04-28 2018-11-16 中原工学院 一种固体电解质型传感器多孔电极的制备方法
CN109065880A (zh) * 2018-06-26 2018-12-21 彩虹集团新能源股份有限公司 一种高电压单晶三元材料及其制备方法
CN109616664A (zh) * 2018-12-06 2019-04-12 欣旺达电子股份有限公司 镍钴锰前驱体、镍钴锰三元材料的制备方法及锂离子电池
CN109638248A (zh) * 2018-12-10 2019-04-16 北方奥钛纳米技术有限公司 一种多孔三元材料的制备方法、多孔三元材料以及半电池
CN109860540A (zh) * 2018-12-20 2019-06-07 天津巴莫科技股份有限公司 一种高性能的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法
CN109999819A (zh) * 2019-04-05 2019-07-12 武汉纺织大学 一种制备多孔钙钛矿LaFeO3的原位碳模板法及其应用
CN110061240A (zh) * 2019-04-25 2019-07-26 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有蜂窝状定向孔分布的多孔电极载体及其制备方法和应用
CN110265642A (zh) * 2019-06-21 2019-09-20 北京理工大学 一种内部具有微孔结构ncm三元正极材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘宏芳 等: "《纳米材料化学与器件》", 31 July 2019, 华中科技大学出版社 *
卢道焕 等: ""固相烧结法制备改性LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元材料的研究"", 《电源技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114180602A (zh) * 2021-11-30 2022-03-15 苏州华一新能源科技股份有限公司 一种六氟磷酸锂的制备方法
CN114180602B (zh) * 2021-11-30 2024-03-22 苏州华一新能源科技股份有限公司 一种六氟磷酸锂的制备方法
CN114678519A (zh) * 2021-12-23 2022-06-28 北京当升材料科技股份有限公司 具有多腔室结构的正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN114678519B (zh) * 2021-12-23 2024-01-12 北京当升材料科技股份有限公司 具有多腔室结构的正极材料及其制备方法和锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022083120A1 (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法
US10916767B2 (en) Carbon-coated ternary positive electrode material, preparation method therefor, and lithium ion battery
JP7236631B2 (ja) ニッケル三元正極材料の表面改質方法
CN108878799B (zh) 一种介孔硅酸铝锂包覆的掺杂型单晶三元正极材料及其制备方法
CN106505195B (zh) 一种高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN108963228B (zh) 一种在金属有机骨架材料zif-8上制备锂离子电池三元正极材料的方法及产品
CN112531158B (zh) 一种高镍三元单晶材料及其制备方法
JP5678191B2 (ja) リチウム二次電池用陽極活物質及びその製造方法
CN109192969B (zh) 一种三元镍钴锰复合材料、其制备方法与锂离子电池
CN108011103B (zh) 一种梯度掺杂高能量密度型钴酸锂正极材料及其制备方法
CN113839040B (zh) 高镍三元正极材料及其制备方法、锂离子电池
CN103000870A (zh) LiZNixCoyMn1-X-YO2材料复配方法
CN114243014A (zh) 一种单晶三元正极材料及其制备方法和应用
CN111180724A (zh) 一种三元单晶正极材料的制备方法
CN113328083A (zh) 一种偏铝酸锂包覆的镍钴锰三元正极材料的制备方法
CN110697799A (zh) 一种多孔锂离子电池正极材料的制备方法
CN114583141A (zh) 一种三层结构的前驱体材料及其制备方法、正极材料
CN113582254B (zh) 一种层状正极材料及其制备方法与用途
CN114204011A (zh) 一种镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法
CN111029542A (zh) 一种普鲁士蓝类材料包覆锂离子电池三元正极材料及其制备方法
CN114620777A (zh) 一种超高镍三元前驱体及其制备方法
CN109671915A (zh) 一种降低二次电池正极材料pH值的方法及其应用
CN114068911A (zh) 一种改性高镍正极材料及其制备方法
CN114620781B (zh) 高压电三元正极材料及其制备方法
CN114933335A (zh) 一种高镍三元正极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200117