專利名稱：回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池技術(shù)，特別涉及一種回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法。
背景技術(shù)：
目前鋰離子電池正極材料如鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸亞鐵鋰、釩酸鋰等的合成過程都需經(jīng)過高溫煅燒步驟，通常該步驟所采用的設(shè)備是傳統(tǒng)的高溫爐，如馬弗爐、隧道窯爐。具體操作是將鋰鹽和其它金屬鹽按一定的比例混合均勻，裝入耐高溫的容器(如坩堝)中，置于高溫爐內(nèi)煅燒一段時間。常用的鋰鹽有碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、醋酸鋰等，其它則為鹽或?qū)?yīng)的氧化物，煅燒溫度在600～1000℃甚至更高的溫度，煅燒時間為20～60h左右。這種煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法工藝簡單，容易大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，但是也存在明顯的缺點(1)產(chǎn)品均勻性差傳統(tǒng)高溫爐的加熱方式采用的是靜態(tài)煅燒模式。其加熱源一般固定在爐體內(nèi)部，對于不同盛裝材料的容器，受高溫爐自身制造精度和控溫精度的限制，每個盛裝物料的容器在高溫爐內(nèi)的同一溫度區(qū)中不同位置的受熱情況不能保持一致；對于同一容器，由于容器中的材料處于靜止?fàn)顟B(tài)，處于周邊位置與中心位置、表層位置與內(nèi)部位置物料的受熱情況也很難一致，因此會造成煅燒后的正極材料物理、化學(xué)性質(zhì)上的不均勻。
(2)熱效率低，能源浪費大為了保證不同容器中的物料以及同一容器中不同位置的物料受熱均勻和充分，就必須延長高溫處理時間，因此能耗較大。
此外，傳統(tǒng)高溫爐如馬弗爐、隧道窯爐爐體部分封閉性差，通過散熱造成的熱損失較大，因此熱效率低、能源浪費大。
(3)易耗品消耗量大，生產(chǎn)成本高盛裝物料的容器(如坩堝)經(jīng)過多次高溫煅燒后容易破裂甚至完全損壞，需要不斷更換，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增高。
(4)物料浪費多，污染大大規(guī)模生產(chǎn)時，高溫處理前、后需要不斷地將物料移入大量的耐高溫容器(如坩堝)和從這些容器中取出，該轉(zhuǎn)移過程造成的物料浪費多，同時粉塵污染也大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，克服目前高溫煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法存在的缺點。
本發(fā)明的回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，包括以下步驟(1)鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽混合，移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)；(2)將回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度控制在600～950℃，轉(zhuǎn)速控制在2～5轉(zhuǎn)/分鐘，混合物在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒20～40小時后冷卻；(3)冷卻后的物料經(jīng)粉碎、篩分得鋰離子電池正極材料產(chǎn)品。
步驟(1)中所述的的過渡金屬最佳選擇為鈷、鎳、錳、鐵、釩中的一種或一種以上。
步驟(1)中所述的過渡金屬的鹽最佳選擇為硝酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽中的一種或一種以上。
為了滿足電池的各種性能的要求，步驟(1)中所述的鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽的混合物中可以摻入硼、鎂、鋁、鈷、鎳、錳、釩、鉻、鈣、釔、銩、釓、鈥、鑭、釹的氫氧化物、氧化物或鹽中的一種或一種以上。
所述鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽，以及摻入的硼、鎂、鋁、鈷、鎳、錳、釩、鉻、鈣、釔、銩、釓、鈥、鑭、釹、氟、磷的氫氧化物、氧化物或鹽的摩爾比是1～1.1×鋰在目標(biāo)終產(chǎn)物化學(xué)式中的摩爾分?jǐn)?shù)∶過渡金屬在目標(biāo)終產(chǎn)物化學(xué)式中的的摩爾分?jǐn)?shù)∶摻入元素在目標(biāo)終產(chǎn)物化學(xué)式中的的摩爾分?jǐn)?shù)；即若目標(biāo)終產(chǎn)物的化學(xué)式為LiMxAyBzOn，式中，所述M為鈷、鎳、錳、鐵或釩；A、B分別為硼、鎂、鋁、鈷、鎳、錳、釩、鉻、鈣、釔、銩、釓、鈥、鑭、釹；x，y，z，n分別為M、A、B、O元素在目標(biāo)終產(chǎn)物中的摩爾分?jǐn)?shù)，0≤y+z≤x，則所述鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽，以及摻入的硼、鎂、鋁、鈷、鎳、錳、釩、鉻、鈣、釔、銩、釓、鈥、鑭、釹、氟、磷的氫氧化物、氧化物或鹽的摩爾比為1～1.1∶x∶y∶z。
步驟(2)中所述的回轉(zhuǎn)爐內(nèi)可以根據(jù)需要通入促進(jìn)氧化或阻止氧化的氣體。
所述氣體為氮氣、氬氣、氧氣、空氣、氫氣中的一種或一種以上。
本發(fā)明既可用于制備無摻雜元素的鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳鋰、磷酸亞鐵鋰、釩酸鋰等鋰離子電池正極材料，也可以用于制備含摻雜元素的鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳鋰、磷酸亞鐵鋰、釩酸鋰等鋰離子電池正極材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)產(chǎn)品一致性好由于回轉(zhuǎn)爐的加熱方式采用的是旋轉(zhuǎn)動態(tài)煅燒模式，被煅燒的物料隨著爐膛繞爐體中心軸線的連續(xù)旋轉(zhuǎn)而不斷翻動，攪拌效果好，在此過程中物料的受熱均勻，因此煅燒后材料的物理、化學(xué)性質(zhì)的均一性也增加。
(2)熱效率高，節(jié)能效果明顯由于回轉(zhuǎn)爐加熱均勻，高溫處理時間可以相應(yīng)縮短，可明顯降低能耗；此外，回轉(zhuǎn)爐的爐體部分封閉性好，通過散熱造成的熱損失小，因此熱效率高，節(jié)約能源。
(3)易耗品少，生產(chǎn)成本低采用回轉(zhuǎn)爐煅燒時，物料通過進(jìn)料裝置移入爐膛內(nèi)，煅燒完成后的材料通過出料裝置被取出，不需要耐高溫的容器(如坩堝)，因此可降低生產(chǎn)成本。
(4)材料浪費減少，更加環(huán)保由于采用回轉(zhuǎn)爐煅燒與傳統(tǒng)的高溫煅燒法相比，進(jìn)出料方便，簡化了生產(chǎn)工藝，物料浪費降低，粉塵污染也相應(yīng)減少。


圖1是本發(fā)明采用的回轉(zhuǎn)爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1-進(jìn)料裝置，2-回轉(zhuǎn)爐爐體，3-加熱夾套，4-進(jìn)氣裝置，5-排氣裝置，6-出料裝置。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的工作原理是該回轉(zhuǎn)爐的形式為旋轉(zhuǎn)的爐體2在加熱夾套3中進(jìn)行加熱，物料通過進(jìn)料裝置1移入回轉(zhuǎn)爐爐體2內(nèi)，然后物料隨著回轉(zhuǎn)爐爐體2的旋轉(zhuǎn)逐漸向出料裝置6的一端移動，并在此過程中進(jìn)行高溫煅燒。通過進(jìn)氣裝置4可對爐體2內(nèi)部供給所需氣體，排氣裝置5可將爐體2中的氣體排出。煅燒完成后的物料最終通過出料裝置6被移出回轉(zhuǎn)爐爐體。
實施例1鋰離子電池正極材料鈷酸鋰(LiCoO2)的制備將原料Co3O4與LiOH·H2O按摩爾比Li∶Co＝1.02∶1均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速2轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得鈷酸鋰產(chǎn)品。該產(chǎn)品的顆粒均勻，電化學(xué)可逆容量達(dá)135mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例2鋰離子電池正極材料LiCo0.5Mn0.4O2的制備將原料CH3COOLi與(CH3COO)3Co按摩爾比Li∶Co＝1.03∶0.5溶于水溶液中，加入乙醇酸(HOCH2CO2H)，攪拌條件下緩慢加入氨水調(diào)節(jié)pH＝6.5～7，蒸發(fā)濃縮后加入LiMn2O4，加入LiMn2O4后各物料的摩爾比為Li∶Co∶Mn＝1.03∶0.5∶0.5，繼續(xù)攪拌，過濾、干燥，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速3轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.5Mn0.5O2產(chǎn)品。該產(chǎn)品的顆粒均勻，電化學(xué)可逆容量達(dá)120mAh/g以上，循環(huán)性能良好，高溫性能良好。
實施例3鋰離子電池正極材料LiCo0.5Ni0.5O2的制備以LiOH·H2O、Co3O4、Ni(OH)2為原料，按摩爾比Li∶Ni∶Co＝1∶0.5∶0.5均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為670℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒40h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.5Ni0.5O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為170mAh/g，循環(huán)性能良好。
實施例4鋰離子電池正極材料LiCo0.9Al0.1O2的制備將原料LiNO3與Co3O4、Al(NO3)3按摩爾比Li∶Co∶Al＝1.05∶0.9∶0.1均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為900℃，轉(zhuǎn)速2轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.9Al0.1O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量達(dá)130mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例5鋰離子電池正極材料LiCo0.95Mg0.05O2的制備將原料LiNO3與Co3O4、Mg(NO3)2按摩爾比Li∶Co∶Mg＝1.03∶0.95∶0.05均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒40h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.95Mg0.05O2產(chǎn)品。該產(chǎn)品的顆粒均勻，電化學(xué)可逆容量達(dá)135mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例6鋰離子電池正極材料LiCo0.85B0.15O2的制備將原料LiOH與Co3O4、LiBO2按摩爾比Li∶Co∶B＝1.02∶0.85∶0.15均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒40h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.85B0.15O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量達(dá)125mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例7鋰離子電池正極材料LiCo0.9Ca0.1O2的制備將原料LiNO3與Co3O4、Ca(NO3)2按摩爾比Li∶Co∶Ca＝1.02∶0.9∶0.1均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒20h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.9Ca0.1O2產(chǎn)品。其顆粒均勻，電化學(xué)可逆容量達(dá)140mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例8鋰離子電池正極材料LiCo0.99Y0.01O2的制備將原料LiNO3與Co3O4、Y2O3按摩爾比Li∶Co∶Y＝1.03∶0.99∶0.01均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.99Y0.01O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量達(dá)140mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例9鋰離子電池正極材料LiCo0.99La0.01O2的制備將原料LiNO3與Co3O4、La2O3按摩爾比Li∶Co∶La＝1.03∶0.99∶0.01均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.99La0.01O2產(chǎn)品。其粒徑均勻，電化學(xué)可逆容量達(dá)140mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例10鋰離子電池正極材料LiCo0.99Tm0.01O2的制備將原料LiNO3與Co3O4、Tm2O3按摩爾比Li∶Co∶Tm＝1.03∶0.99∶0.01均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.99Tm0.01O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量達(dá)140mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例11鋰離子電池正極材料LiCo0.99Gd0.01O2的制備將原料LiNO3與Co3O4、Gd2O3按摩爾比Li∶Co∶Gd＝1.03∶0.99∶0.01均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.99Gd0.01O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量達(dá)140mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例12鋰離子電池正極材料LiCo0.99Ho0.01O2的制備將原料LiNO3與Co3O4、Ho2O3按摩爾比Li∶Co∶Ho＝1.02∶0.99∶0.01均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCo0.99Ho0.01O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量達(dá)140mAh/g以上，循環(huán)性能良好。
實施例13鋰離子電池正極材料錳酸鋰(LiMn2O4)的制備以LiOH·H2O與MnO2為原料，按摩爾比Li∶Mn＝1.02∶2均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為750℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒40h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得錳酸鋰產(chǎn)品。其顆粒均勻，電化學(xué)可逆容量可達(dá)120mAh/g，常溫下循環(huán)性能良好。
實施例14鋰離子電池正極材料LiAl0.1Mn1.9O4的制備以Li2CO3、MnO2、Al(OH)3為原料，按摩爾比Li∶Al∶Mn＝1.1∶0.1∶2均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為950℃，轉(zhuǎn)速3.5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒40h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiAl0.1Mn1.9O4產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為110mAh/g，高溫(55℃)性能及循環(huán)性能良好。
實施例15鋰離子電池正極材料LiCr0.4Mn1.6O4的制備以LiOH·H2O、Cr2O3、MnO2為原料，按摩爾比Li∶Cr∶Mn＝1.02∶0.4∶1.6均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為750℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒40h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCr0.4Mn1.6O4產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為115mAh/g，高溫性能及循環(huán)性能良好。
實施例16鋰離子電池正極材料LiV0.05Mn1.95O4的制備以碳酸鋰、V2O5、MnO2為原料，按摩爾比Li∶V∶Mn＝1.02∶0.05∶1.95均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為800℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiV0.05Mn1.95O4產(chǎn)品。LiV0.05Mn1.95O4產(chǎn)品的顆粒均勻，電化學(xué)可逆容量為110mAh/g，高溫性能及循環(huán)性能良好。
實施例17鋰離子電池正極材料LiNd0.01Mn1.99O4的制備以LiOH·H2O、Nd2O3、MnO2為原料，按摩爾比Li∶Nd∶Mn＝1.02∶0.01∶1.99均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為700℃，轉(zhuǎn)速2轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiNd0.01Mn1.99O4產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為115mAh/g，循環(huán)性能良好。
實施例18鋰離子電池正極材料鎳酸鋰(LiNiO2)的制備以LiNO3、Ni(OH)2為原料，按摩爾比Li∶Ni＝1.03∶1均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為680℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在氧氣氣氛條件下煅燒40h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得鎳酸鋰產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為180mAh/g，循環(huán)性能良好。
實施例19鋰離子電池正極材料LiMg0.05Ni0.95O2的制備以LiNO3、Ni(OH)2、Mg(OH)2為原料，按摩爾比Li∶Mg∶Ni＝1∶0.05∶0.95均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為690℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)氧氣氣氛條件下煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiMg0.05Ni0.95O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為175mAh/g，循環(huán)性能良好。
實施例20鋰離子電池正極材料LiNi0.7Co0.3Al0.25O2的制備以LiNO3、Co3O4、NiO、Al(OH)3為原料，按摩爾比Li∶Ni∶Co∶Al＝1∶0.7∶0.3∶0.25均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為700℃，轉(zhuǎn)速4轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒40h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiNi0.7Co0.3Al0.25O2產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為190mAh/g，循環(huán)性能良好。
實施例21鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)的制備以LiOH·H2O、FeC2O4·2H2O和(NH4)2HPO4為原料，按摩爾比Li∶Fe∶P＝1∶1∶1在氮氣保護(hù)下均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為600℃，轉(zhuǎn)速2.5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在氮氣氣氛條件內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得磷酸亞鐵鋰產(chǎn)品。該產(chǎn)品的顆粒細(xì)小、均勻，電化學(xué)可逆容量為140mAh/g，循環(huán)性能良好。
實施例22鋰離子電池正極材料LiCr0.01Fe0.99PO4的制備以LiOH·H2O、FeC2O4·2H2O、(NH4)2HPO4以及醋酸鉻為原料，按摩爾比Li∶Cr∶FeP＝1∶0.01∶0.99∶1在氬氣保護(hù)下均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為600℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在氬氣氣氛條件下煅燒20h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得LiCr0.01Fe0.99PO4正極材料產(chǎn)品。該產(chǎn)品的顆粒細(xì)小、均勻，電化學(xué)可逆容量為148mAh/g，大電流性能及循環(huán)性能良好。
實施例23鋰離子電池正極材料釩酸鋰(LiV3O8)的制備以LiCO3和V2O5為原料，按摩爾比Li∶V＝1∶3均勻混合，然后移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為600℃，轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在氮氣與氫氣的混合氣體氣氛下煅燒50h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得釩酸鋰產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為130mAh/g，循環(huán)性能良好。
實施例24鋰離子電池正極材料鎳鈷錳鋰[Li(Ni13Co13Mn13)O2]的制備以Co(NO3)·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O和(CH3CO2)2Mn·6H2O為原料，將它們按摩爾比Ni∶Co∶Mn＝1∶1∶1溶解在蒸餾水中。將該溶液緩慢滴入到恒溫60℃、并快速攪拌的50ml水中，同時將NaOH(6mol/L)與NH3OH(6.5mol/L)的混合溶液也緩慢滴入到這50ml水中，以維持溶液的PH值＝11-12。將得到的沉淀過濾，并用蒸餾水洗滌干凈，再在65℃下烘烤12h至其干燥，然后將其與LiCO3按摩爾比Li∶Ni∶Co∶Mn＝1∶1/3∶1/3∶1/3混合均勻后移入回轉(zhuǎn)爐，回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度為700℃，轉(zhuǎn)速4.5轉(zhuǎn)/分鐘，材料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒30h，冷卻后取出。產(chǎn)物經(jīng)粉碎、篩分后即得鎳鈷錳鋰產(chǎn)品。其電化學(xué)可逆容量為160mAh/g，循環(huán)性能優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于包括以下步驟(1)鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽混合，移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)；(2)將回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度控制在600～950℃，轉(zhuǎn)速控制在2～5轉(zhuǎn)/分鐘，混合物在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒20～40小時后冷卻；(3)冷卻后的物料經(jīng)粉碎、篩分得鋰離子電池正極材料產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于步驟(1)中所述的的過渡金屬為鈷、鎳、錳、鐵、釩中的一種或一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于步驟(1)中所述的過渡金屬的鹽為硝酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽中的一種或一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于步驟(1)中所述的鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽的混合物中摻入硼、鎂、鋁、鈷、鎳、錳、釩、鉻、鈣、釔、銩、釓、鈥、鑭、釹的氫氧化物、氧化物或鹽中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于所述鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽，以及摻入的硼、鎂、鋁、鈷、鎳、錳、釩、鉻、鈣、釔、銩、釓、鈥、鑭、釹、氟、磷的氫氧化物、氧化物或鹽的摩爾比是1～1.1×鋰在目標(biāo)終產(chǎn)物化學(xué)式中的摩爾分?jǐn)?shù)∶過渡金屬在目標(biāo)終產(chǎn)物化學(xué)式中的的摩爾分?jǐn)?shù)∶摻入元素在目標(biāo)終產(chǎn)物化學(xué)式中的的摩爾分?jǐn)?shù)；即若目標(biāo)終產(chǎn)物的化學(xué)式為LiMxAyBzOn，式中，所述M為鈷、鎳、錳、鐵或釩；A、B分別為硼、鎂、鋁、鈷、鎳、錳、釩、鉻、鈣、釔、銩、釓、鈥、鑭、釹；x，y，z，n分別為M、A、B、O元素在目標(biāo)終產(chǎn)物中的摩爾分?jǐn)?shù)，0≤y+z≤x，則所述鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽，以及摻入的硼、鎂、鋁、鈷、鎳、錳、釩、鉻、鈣、釔、銩、釓、鈥、鑭、釹、氟、磷的氫氧化物、氧化物或鹽的摩爾比為1～1.1∶x∶y∶z。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于步驟(2)中所述的回轉(zhuǎn)爐內(nèi)通入氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，其特征在于通入的氣體為氮氣、氬氣、氧氣、空氣、氫氣中的一種或一種以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)爐煅燒合成鋰離子電池正極材料的方法，包括以下步驟(1)以鋰的氫氧化物、氧化物或鹽與過渡金屬的氫氧化物、氧化物或鹽混合，移入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)；(2)將回轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度控制在600～950℃，轉(zhuǎn)速控制在2～5轉(zhuǎn)/分鐘，混合物在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒20～40小時后冷卻；(3)冷卻后的物料經(jīng)粉碎、篩分得鋰離子電池正極材料產(chǎn)品；本發(fā)明采用回轉(zhuǎn)爐煅燒，被煅燒的物料受熱均勻，因此煅燒后材料的物理、化學(xué)性質(zhì)的均一性也增加；由于回轉(zhuǎn)爐加熱均勻，高溫處理時間可以相應(yīng)縮短，可明顯降低能耗。
文檔編號H01M4/04GK1710735SQ200510035949
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者申國培 申請人:廣州鴻森材料有限公司