一種模板法合成鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的方法
【專利摘要】一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，具體步驟如下：（1）將鋰鹽、鎳鹽、鈷鹽、錳鹽按摩爾比溶解于水-有機溶劑中形成金屬溶液，鋰與鎳、鈷、錳的摩爾比為1.1：1/3：1/3：1/3，水占混合物的質(zhì)量比為10～40wt％；（2）配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液；（3）將（1）中溶液加入二氧化硅分子篩，在機械攪拌條件下將步驟（2）中的混合水溶液滴加入該溶液中，得到前驅(qū)體沉淀；（4）將（3）中前驅(qū)體沉淀物洗滌干燥后，得到鋰鎳鈷錳氧-SBA-15材料；（5）將（4）中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料攪拌洗滌，除去SBA-15模板，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
【專利說明】一種模板法合成鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，尤其涉及一種模板法合成鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的方法。

【背景技術】
[0002]鋰離子電池具有高能量、長壽命、無記憶效應和低污染等優(yōu)點，被廣泛應用于手機、計算機、數(shù)碼產(chǎn)品、儀器儀表、電動工具、電動自行車、電動汽車、國防等多種領域。目前，鋰離子電池采用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰等，由于磷酸鐵鋰的安全性能優(yōu)異，是應用在電動大巴等動力電池中首選的正極材料；錳酸鋰除了安全性能好之外還具有倍率性能好的優(yōu)點，主要應用在電動自行車和小型電動工具的電池中。隨著應用在電動汽車中動力電池的發(fā)展，由于磷酸鐵鋰和錳酸鋰的能量密度偏低，不能滿足其要求。而鎳鈷錳酸鋰具有比容量高、熱穩(wěn)定性好和價格低廉等優(yōu)點，是鋰離子電池正極材料中最具潛力的一種，在電動車、電動工具等動力領域具有很好的應用前景。
[0003]目前，制備鎳鈷錳酸鋰(LiNixCoyMnmO2)的常用方法有高溫固相法和共沉淀-高溫固相法。高溫固相法是將鎳源、鈷源、錳源、鋰源球磨均勻，再進行高溫煅燒。該方法的缺點是難以將鎳鈷錳三種元素混合均勻，因此就不能充分發(fā)揮三者的協(xié)同作用，而且制備的材料的形貌很難控制，通常合成的粉體材料由無規(guī)則的顆粒組成，這種材料的堆積密度低，流動性差，不利于正極材料的制作。另一種方法是共沉淀-高溫固相法，即先通過共沉淀法制備出鎳鈷錳氫氧化物前驅(qū)體，再加入鋰源燒結(jié)，得到鎳鈷錳酸鋰。該方法在加入鋰源后的燒結(jié)過程中，基本不改變前驅(qū)體的形貌和粒度，而鎳鈷錳酸鋰材料的形貌、粒度在鋰離子電池的諸多性能中起著關鍵的作用，則該方法是合成鎳鈷錳酸鋰較為理想的制備方法，合成出具有適宜形貌和粒度的鎳鈷錳酸鋰前驅(qū)體成為影響鎳鈷錳酸鋰性能的關鍵，因此研究者對鎳錳鈷酸鋰前驅(qū)體的制備方法開始了深入的研究。例如，中國專利CN1622371A公開了一種鋰離子電池正極材料高密度球形鎳鈷錳酸鋰的制備方法，該發(fā)明鎳鈷錳氫氧化物前驅(qū)體的制備方法為先將鎳鹽、鈷鹽、錳源混合水溶液與氫氧化鈉、氨水溶液用泵分別連續(xù)注入到帶攪拌的反應器中，調(diào)節(jié)鎳鈷錳鹽混合水溶液和氨水溶液的流量，控制反應條件得到球形或類球形Niiy3Cov3Mnv3 (OH) 2前驅(qū)體。中國專利CN101202343公開了鋰離子電池正極材料氧化鎳鈷錳鋰及其制備方法，該發(fā)明涉及的前驅(qū)體的制備方法為:以鎳、鈷和錳的可溶性鹽為原料，以氨水或銨鹽為絡合劑，氫氧化鈉為沉淀劑，加水溶性分散劑，加水溶性抗氧化劑或用惰性氣體控制和保護，將溶液以并流方式加到反應釜中反應，堿性處理，陳化，固液分離，洗滌干燥得到鎳鈷錳氫氧化物前驅(qū)體。盡管上述公開的專利可以制得球形鎳鈷錳氫氧化物前驅(qū)體，但都未對球形前驅(qū)體的表面形貌進行控制，從而不利于燒結(jié)過程中鋰離子的擴散。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供以有序介孔二氧化硅為模板的一種模板法合成鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:具體步驟如下:
(1)將鋰鹽、鎳鹽、鈷鹽、錳鹽按摩爾比溶解于水-有機溶劑中形成金屬溶液，鋰與鎳、鈷、錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，鋰、鎳、鈷、錳離子的摩爾總濃度為3?4mol/L，水-有機溶劑的混合物中，水占混合物的質(zhì)量比為10?40wt% ；
(2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為0.5-2mol/L,碳酸銨的濃度為3-5 mol/L ；
(3)將(I)中溶液加入二氧化硅分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的混合水溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、分子篩和混合堿液充分混合，機械攪拌10-20h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀；
(4)將(3)中前驅(qū)體沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下700-900°C煅燒8-15h，得到鋰鎳鉆猛氧_SBA-15材料；
(5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用l-10wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
[0006]此方法中，所述鋰鹽為一水氫氧化鋰、無水氫氧化鋰、硝酸鋰、或該三種或其中兩種的混合物。
[0007]此方法中，所述鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳或他們的混合物。
[0008]此方法中，所述鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷或它們的混合物。
[0009]此方法中，所述錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、氯化錳或它們的混合物。
[0010]此方法中，所述水-有機溶劑中的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丙酮或它們的混合物。
[0011]此方法中，具體步驟如下:(I)配置氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的總濃度為2mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為20% ；
(2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為lmol/L，碳酸銨的濃度為4mol/L，聚乙二醇占混合堿液總質(zhì)量的3% ；
(3)將(I)中溶液加入一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌10h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀；
(4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下800°C煅燒15h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料；
(5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用2wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
[0012]此方法中，具體步驟如下:(I)配置氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的總濃度為2mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為40% ；
(2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為lmol/L，碳酸銨的濃度為4mol/L，聚乙二醇占混合堿液總質(zhì)量的5% ；
(3)將(I)中溶液加一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌10h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀；
(4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下900°C煅燒10h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料；
(5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用4wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
[0013]此方法中，具體步驟如下:(I)配置氫氧化鋰、氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的總濃度為3mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為40% ；
(2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為2mol/L，碳酸銨的濃度為 4mol/L ；
(3)將(I)中溶液加入一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌15h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀；
(4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下800°C煅燒15h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料；
(5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用6wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點效果在于:由于本發(fā)明以具有有序介孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅為模板，用硬模板法來制備具有有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰材料，步驟中直接加入可溶性鋰鹽與鎳、鈷、錳的可溶性鹽形成金屬溶液，而不是在制備氫氧化鎳鈷錳之后再與鋰混合，可以實現(xiàn)鋰與鎳鈷錳的均勻分布，有利于減少制備步驟，同時，以小分子有機物作為溶劑，能降低金屬離子在沉淀過程中的團聚現(xiàn)象，氨水和碳酸銨作為金屬離子的絡合劑和沉淀劑，堿液中各成分不溶于有機溶劑，降低堿液與金屬離子的接觸速率；聚乙二醇作為分散劑，阻止了沉淀顆粒的團聚現(xiàn)象，有利于合成顆粒小、均勻的納米沉淀，聚乙二醇溶于水、密度大于水且有粘性，可減少沉淀沉積速率，本發(fā)明提供的制備方法中，合成均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15前驅(qū)體沉淀，在后續(xù)的燒結(jié)過程中有利于鋰離子的擴散，最后獲得的鎳鈷錳酸鋰同樣具有有序介孔結(jié)構(gòu)，有利于電解液的浸潤及鋰離子的嵌入和脫出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為作為硬模板的有序介孔SBA-15的TEM圖；
圖2為實施例1所合成的鎳鈷錳酸鋰材料的SEM圖；
圖3為比較例I所合成的鎳鈷錳酸鋰材料的SEM圖；
圖4為實施例1、2、3所合成的及鎳鈷錳酸鋰材料的循環(huán)性能圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明: 本發(fā)明如圖1、2、3、4所示，一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:具體步驟如下:
(1)將鋰鹽、鎳鹽、鈷鹽、錳鹽按摩爾比溶解于水-有機溶劑中形成金屬溶液，鋰與鎳、鈷、錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，鋰、鎳、鈷、錳離子的摩爾總濃度為3?4mol/L，水-有機溶劑的混合物中，水占混合物的質(zhì)量比為10?40wt% ；
(2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為0.5-2mol/L,碳酸銨的濃度為3-5 mol/L ；
(3)將(I)中溶液加入二氧化硅分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的混合水溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、分子篩和混合堿液充分混合，機械攪拌10-20h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀；
(4)將(3)中前驅(qū)體沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下700-900°C煅燒8-15h，得到鋰鎳鉆猛氧_SBA-15材料；
(5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用l-10wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
[0017]在本實施例中，所述鋰鹽為一水氫氧化鋰、無水氫氧化鋰、硝酸鋰、或該三種或其中兩種的混合物。
[0018]在本實施例中，所述鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳或他們的混合物。
[0019]在本實施例中，所述鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷或它們的混合物。
[0020]在本實施例中，所述錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、氯化錳或它們的混合物。
[0021]在本實施例中，所述水-有機溶劑中的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丙酮或它們的混合物。
[0022]實施例1
(1)配置氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的總濃度為2mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為20% ；
(2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為lmol/L，碳酸銨的濃度為4mol/L，聚乙二醇占混合堿液總質(zhì)量的3% ；
(3)將(I)中溶液加入一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的混合水溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌10h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀；
(4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下800°C煅燒15h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料；
(5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用2wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
[0023]圖1為所采用的有序介孔SBA-15的TEM圖，可以看出SBA-15具有良好的二維六方結(jié)構(gòu)，其中大圖是沿著垂直六角孔陣列的方向，小圖是沿著六角孔陣列的方向，可以清晰的觀察到介孔SBA-15的有序孔道。
[0024]圖2為實施例1所合成的鎳鈷錳酸鋰材料的SEM圖。以SBA-15為模板合成的鎳鈷錳酸鋰正極材料，其形貌為3um左右的類球形結(jié)構(gòu)，顆粒之間相互不粘連，無明顯的團聚現(xiàn)象。
[0025]實施例2
(1)配置氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的總濃度為2mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為40% ；
(2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為lmol/L，碳酸銨的濃度為4mol/L，聚乙二醇占混合堿液總質(zhì)量的5% ；
(3)將(I)中溶液加一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的混合水溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌10h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀；
(4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下900°C煅燒10h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料；
(5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用4wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
[0026]實施例3
(1)配置氫氧化鋰、氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的總濃度為3mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為40% ；
(2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為2mol/L，碳酸銨的濃度為 4mol/L ；
(3)將(I)中溶液加入一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌15h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀；
(4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下800°C煅燒15h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料。
[0027](5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用6wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
[0028]對比例
(I)將氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳可溶性鹽按摩爾比1.1:1/3:1/3:1/3溶解于水中形成金屬溶液，鋰、鎳、錳、鈷離子摩爾總濃度為4mol/L。
[0029](2)配制氨水、氫氧化鈉的混合水溶液，氨水的濃度為lmol/L，氫氧化鈉的濃度為4 mol/L。
[0030](3 )在機械攪拌條件下將步驟(2 )中的溶液滴加入步驟(I)溶液中，使金屬溶液和混合堿液充分混合，機械攪拌10h，得到鎳鈷錳酸鋰的前驅(qū)體沉淀。
[0031](4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在空氣氣氛下900°C煅燒15h，得到鎳鈷錳酸鋰材料。
[0032]圖3為比較例I所合成的鎳鈷錳酸鋰的SEM圖，可以看出以該方法合成的鎳鈷錳酸鋰顆粒較小，無規(guī)則的形狀，以該方法合成的鎳鈷錳酸鋰正極材料堆積密度低，加工性能差。
[0033]圖4為實施例1、2、3和對比例所合成的鎳鈷錳酸鋰正極材料以I C倍率進行100次充放電循環(huán)測試，從圖中可以明顯看出，通過模板法合成的鎳鈷錳酸鋰材料具有更好的循環(huán)循環(huán)性能，實施例1的容量保持率為90.4%，實施例2的容量保持率為89.9%，實施例3的容量保持率為87.3%，而對比例的容量保持率只有80.8%。
[0034]氨水和碳酸銨分別為絡合劑和沉淀劑。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:具體步驟如下: (1)將鋰鹽、鎳鹽、鈷鹽、錳鹽按摩爾比溶解于水-有機溶劑中形成金屬溶液，鋰與鎳、鈷、錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，鋰、鎳、鈷、錳離子的摩爾總濃度為3?4mol/L，水-有機溶劑的混合物中，水占混合物的質(zhì)量比為10?40wt% ； (2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為0.5-2mol/L,碳酸銨的濃度為3-5 mol/L ； (3)將(I)中溶液加入二氧化硅分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的混合水溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、分子篩和混合堿液充分混合，機械攪拌10_20h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀； (4)將(3)中前驅(qū)體沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下700-900°C煅燒8-15h，得到鋰鎳鉆猛氧_SBA-15材料； (5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用l-10wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:所述鋰鹽為一水氫氧化鋰、無水氫氧化鋰、硝酸鋰、或該三種或其中兩種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:所述鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳或他們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:所述鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷或它們的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:所述錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、氯化錳或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:所述水-有機溶劑中的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丙酮或它們的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:具體步驟如下:(1)配置氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的總濃度為2mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為20% ； (2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為lmol/L，碳酸銨的濃度為4mol/L，聚乙二醇占混合堿液總質(zhì)量的3% ； (3)將(I)中溶液加入一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌10h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀； (4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下800°C煅燒15h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料； (5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用2wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:具體步驟如下:(1)配置氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中硫酸鎳、硫酸鈷與硫酸錳的總濃度為2mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為40% ； (2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為lmol/L，碳酸銨的濃度為4mol/L，聚乙二醇占混合堿液總質(zhì)量的5% ； (3)將(I)中溶液加一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌10h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀； (4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下900°C煅燒10h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料； (5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用4wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋰離子電池正極材料鎳鈷錳酸鋰的模板合成方法，其特征在于:具體步驟如下:(1)配置氫氧化鋰、氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的混合溶液，所述氫氧化鋰、氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的摩爾比為1.1:1/3:1/3:1/3，混合溶液中氯化鎳、氯化鈷、氯化錳的總濃度為3mol/L，溶劑為水-乙醇混合物，水的質(zhì)量百分比為40% ； (2)配制氨水、碳酸銨和聚乙二醇的混合水溶液，氨水的濃度為2mol/L，碳酸銨的濃度為 4mol/L ； (3)將(I)中溶液加入一定質(zhì)量的SBA-15分子篩，在機械攪拌條件下將步驟(2)中的溶液滴加入該溶液中，使金屬溶液、SBA-15和混合堿液充分混合，機械攪拌15h，得到均一的有序介孔結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15的前驅(qū)體沉淀； (4)將(3)中沉淀物洗滌干燥后，在氧氣氣氛下800°C煅燒15h，得到鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料； (5)將(4)中所制得的鎳鈷錳酸鋰-SBA-15材料用6wt%的HF溶液攪拌洗滌，除去SBA-15模板，經(jīng)水洗，獲得無模板的鎳鈷錳酸鋰材料。
【文檔編號】H01M4/58GK104201324SQ201410372760
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】關成善, 宗繼月, 孟博, 王曉衛(wèi) 申請人:山東海特電子新材料有限公司