本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合金屬氧化物電極材料的制備方法。

背景技術(shù)：

鎳鈷錳酸鋰(linixcoymn1-x-yo2)是目前最主流的三元電池材料，也被認(rèn)為是未來的發(fā)展趨勢。其以鈷鹽、錳鹽、鎳鹽為原料，通過調(diào)配鈷、錳、鎳三者的比例，來獲得不同的電極特性。高鎳三元材料由于鎳元素比例的提高，從333、532，到622、711到811(鎳、鈷、錳三者的比例)，在比能量、低溫性能、倍率放電性能上有更大的優(yōu)勢。近年隨著研發(fā)的投入，三元材料已成為電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。

目前，由于高鎳三元正極材料主要以鎳，鈷的氫氧化物和氫氧化鋰為主要原材料，高鎳三元正極材料還存在加工性能不好，制作工藝復(fù)雜，前軀體制備影響環(huán)境污染大等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種復(fù)合金屬氧化物電極材料的制備方法，改善了電極材料的電化學(xué)性能。

基于上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種復(fù)合金屬氧化物電極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)選用鋰化合物、及金屬單質(zhì)co、ni、m以生產(chǎn)linixcoym(1-x-y)o2，其中0.6＜x＜1，0＜y＜0.4，；

(2)采用ams-30f混合器對步驟(1)中混合原料進(jìn)行機(jī)械融合一段時(shí)間，回收機(jī)械融合后的粉末；

(3)氧氣氛條件下，在400～800℃條件下加熱步驟(2)得到的粉末；

(4)氧氣氛條件下，在700～800℃條件下加熱步驟(3)的反應(yīng)物；

(5)顎式粉碎和壓碎步驟(4)得到的反應(yīng)物；

(6)對步驟(5)得到的反應(yīng)物連續(xù)振動篩分；

(7)對步驟(6)得到的反應(yīng)物進(jìn)行真空干燥。

在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(1)中鋰化合物為碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸二氫鋰、磷酸氫二鋰、磷酸鋰中的一種或幾種。

在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(3)中加熱時(shí)間為3～8h；所述步驟(4)中加熱時(shí)間的8～20h。

在其中的一些實(shí)施方式中，元素m包括一種或多種第4-11族的過渡金屬、或一種或多種非過渡金屬。

在其中的一些實(shí)施方式中，元素m選自第四周期的過渡金屬，為ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu中一種或多種。

在其中的一些實(shí)施方式中，元素m選自co、mn、cu、v、cr中的一種或多種。

在其中的一些實(shí)施方式中，非過渡金屬包括第2族元素、第12族元素、第13族元素和第14族元素。

在其中的一些實(shí)施方式中，元素m包括mg、ca、zn、sr、pb、cd、sn、ba、be、al中的一種或多種。

在其中的一些實(shí)施方式中，元素m包括mg、ca、zn、ba、al中一種或多種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

采用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過機(jī)械融合工藝將鋰化合物和金屬單質(zhì)粉末融合在一起，燒結(jié)成的電活性粉末具有高密度和均勻的粒徑，可用于形成均勻、高密度、納米包覆的電極，工藝方法簡單，提高了電極材料的性能，該方法工序少，操作簡單，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為對粉末施加壓力和剪力的典型機(jī)械融合磨。

圖2為圖1所示的機(jī)械融合磨中進(jìn)行粉末加工的內(nèi)部轉(zhuǎn)子。

圖3是本發(fā)明對比例1采用現(xiàn)有技術(shù)研磨方法制備的電極材料的掃描電子顯微鏡圖(sem)；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備的經(jīng)過機(jī)械融合包覆的電極材料掃描電子顯微鏡圖(sem)；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1制備的電極材料在25℃的0.2c下充放電曲線圖；

圖6為經(jīng)過機(jī)械融合包覆和未經(jīng)過包覆的電極材料的循環(huán)曲線；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1制得的電極材料的xrd圖譜；

其中，1、水冷夾套；2、容器；3、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子；4、內(nèi)芯；5、出料擋板；6、原料；7、產(chǎn)物。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。

一種復(fù)合金屬氧化物電極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)選用鋰化合物、及金屬單質(zhì)co、ni、m以生產(chǎn)linixcoym(1-x-y)o2，其中0.6＜x＜1，0＜y＜0.4，；

(2)采用ams-30f混合器對步驟(1)中混合原料進(jìn)行機(jī)械融合一段時(shí)間，回收機(jī)械融合后的粉末；

(3)氧氣氛條件下，在400～800℃條件下加熱步驟(2)得到的粉末，加熱時(shí)間為3～8h；

(4)氧氣氛條件下，在700～800℃條件下加熱步驟(3)的反應(yīng)物，加熱時(shí)間為8～20h；

(5)顎式粉碎和壓碎步驟(4)得到的反應(yīng)物；

(6)對步驟(5)得到的反應(yīng)物連續(xù)振動篩分；

(7)對步驟(6)得到的反應(yīng)物進(jìn)行真空干燥。

步驟(1)中鋰化合物為碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸二氫鋰、磷酸氫二鋰、磷酸鋰中的一種或幾種。

元素m包括一種或多種第4-11族的過渡金屬、或一種或多種非過渡金屬。優(yōu)選的，元素m選自第四周期的過渡金屬，為ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu中一種或多種。更優(yōu)選的，元素m選自co、mn、cu、v、cr中的一種或多種。非過渡金屬包括第2族元素、第12族元素、第13族元素和第14族元素。優(yōu)選的，元素m包括mg、ca、zn、sr、pb、cd、sn、ba、be、al中的一種或多種。更優(yōu)選的，元素m包括mg、ca、zn、ba、al中一種或多種。

實(shí)施例1

(1)稱取足量的lioh、co粉、ni粉、mn粉以生產(chǎn)商業(yè)量的lini0.8co0.15mn0.05o2；

(2)使用商購ams-30f混合器對步驟(1)10.0kg原料進(jìn)行機(jī)械融合，將壓頭設(shè)為ss/5mm，刮刀為wc/1mm，冷卻水為20(升/分鐘)，無吹掃氣，轉(zhuǎn)速設(shè)為2000rpm，并持續(xù)機(jī)械融合加工30分鐘，回收到8.21kg機(jī)械融合的粉末；

(3)在純氧條件下，在500度條件下加熱?；?小時(shí)；

(4)在氧濃度95％條件下，在750度條件下加熱步驟(3)的反應(yīng)物12小時(shí)；

(5)然后顎式粉碎和壓碎步驟(4)的反應(yīng)產(chǎn)物；

(6)然后對步驟(5)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行連續(xù)振動篩分；

(7)真空干燥步驟(6)得到的篩分物。

對比例1

(1)研磨混合足量的lioh、co粉、ni粉、mn粉以生產(chǎn)商業(yè)量的lini0.8co0.15mn0.05o2。

(2)純氧條件下，在500度條件下加熱粒化物4小時(shí)；

(3)在氧濃度95％條件下，在750度條件下加熱步驟(2)的反應(yīng)物12小時(shí)；

(4)然后顎式粉碎和壓碎步驟(3)反應(yīng)產(chǎn)物；

(5)然后對步驟(4)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行連續(xù)振動篩分；

(6)真空干燥步驟(5)的篩分物。

圖3是本對比例1制備的未經(jīng)過機(jī)械融合的電極材料的掃描電子顯微鏡圖(sem)；圖4是實(shí)施例1制備的經(jīng)過機(jī)械融合包覆的電極材料掃描電子顯微鏡圖(sem)；可見，采用機(jī)械融合工藝可以改善電極材料的物理特性，獲得的粉末具有高密度、均一粒徑以及包覆納米顆粒的球形顆粒。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1制備的電極材料在25℃的0.2c下充放電曲線圖。電極材料制成的電池放電克容量為193mah/g，具有良好的充放電性能。

圖6為經(jīng)過機(jī)械融合包覆和未經(jīng)過包覆的電極材料的循環(huán)曲線，可見經(jīng)過機(jī)械融合包覆的電極材料具有良好的容量保持率。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1制備的電極材料的xrd圖譜，對比標(biāo)準(zhǔn)pdf卡片，得知樣品是由鎳鈷鋁元素構(gòu)成，無雜相，特征峰明顯尖銳，結(jié)晶度好。

上述實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。