一種鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及正極材料及其制備方法，具體是一種儀鉆儘酸裡正極材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池是一種二次電池，它主要依靠裡離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作； 裡離子電池具有能量密度大、放電平臺(tái)高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于 手機(jī)、相機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。
[0003] 目前裡離子電池主要有=種結(jié)構(gòu)的正極材料，分別為橄攬石結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)和 層狀結(jié)構(gòu)。具有層狀結(jié)構(gòu)的鉆酸裡、儀酸裡、儀鉆酸裡、儀鉆儘酸裡等是目前研究最多的正 極材料，裡鉆酸裡正極材料是最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)商業(yè)化正極材料，但鉆資源有限且價(jià)格昂貴，污染 大，限制了其進(jìn)一步的發(fā)展，儀酸裡雖然具有很高的放電容量，但由于合成較難而且材料穩(wěn) 定性較差，影響其應(yīng)用，儀鉆酸裡具有較高容量，鉆的滲入降低了材料的合成難度，但其循 環(huán)性能不夠理想，如何改變其循環(huán)性能是儀鉆酸裡應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。儀鉆儘酸裡正極材料 具有性價(jià)比高，電性能較好等優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)份額再逐步增加，尤其隨著新能源汽車的發(fā)展，需 求將進(jìn)一步擴(kuò)大，但如何進(jìn)一步提高材料的能量密度和循環(huán)性能還有待研究。
[0004] 2015年2月科技部發(fā)布的《國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃新能源汽車重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施方案》，明 確要求2015年底轎車動(dòng)力電池能量密度要達(dá)到200Wh/kg，由于憐酸鐵裡正極材料的理論能 量密度值只有170Wh/kg，而儀鉆儘酸裡正極材料理論能量密度值可W達(dá)到265Wh/kg，在提 升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程上更具優(yōu)勢(shì)。
[0005]目前，儀儘鉆酸裡的制備主要采用高溫固相合成法及共沉淀法。其中高溫固相合 成法是將儀鉆儘氨氧化物與裡源混合，在900~1000°C左右高溫下合成，然后通過粉碎、分 級(jí)、篩分得到產(chǎn)品。該方法因裡源物理性質(zhì)與儀鉆儘氨氧化物物理性質(zhì)相差較大，很難均勻 混合，而固相擴(kuò)散速度慢，故產(chǎn)物在結(jié)構(gòu)、組成方面存在較大的差異從而導(dǎo)致其電化學(xué)性能 穩(wěn)定性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種鉆儘酸裡正極材料的制備方法。
[0007]本發(fā)明的另一目的是提供該制備方法獲得的鉆儘酸裡正極材料。
[000引為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0009] -種儀鉆儘酸裡正極材料的制備方法，包括W下步驟：
[0010] (1)將儀鉆儘氨氧化物、裡源和水加入反應(yīng)蓋；
[0011] (2)通入臭氧，加熱使儀鉆儘氨氧化物發(fā)生氧化反應(yīng)；
[0012] (3)升溫、加壓，反應(yīng)生成儀鉆儘酸裡沉淀；
[0013 ] (4)儀鉆儘酸裡沉淀經(jīng)過濾、燒結(jié)、篩分得到儀鉆儘酸裡。
[0014] 進(jìn)一步地，步驟(1)所述儀鉆儘氨氧化物、裡源和水的質(zhì)量比為2:0.5~1.5:2~5。
[0015]進(jìn)一步地，步驟(I)所述的裡源是一水合氨氧化裡，所述的水是去離子水。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟(2)臭氧的濃度為20~lOOmg/L，臭氧的流量為1~50m3/h。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟(2)氧化反應(yīng)的溫度是40~80°C。
[0018] 進(jìn)一步地，所述步驟(2)氧化反應(yīng)的時(shí)間是1~1Oh。
[0019 ] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)反應(yīng)的溫度是150~300°C。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)反應(yīng)的壓力是0.2~lOMpa。
[0021 ] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)反應(yīng)的時(shí)間是0.5~化。
[0022] 進(jìn)一步地，所述步驟(4)燒結(jié)的溫度是600~900°C，燒結(jié)的時(shí)間是5~15h。
[0023] -種儀鉆儘酸裡正極材料，是由前面的制備方法制備而成。
[0024] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0025] 本發(fā)明采用水熱法合成儀鉆儘酸裡正極材料，W儀鉆儘氨氧化物為原料，儀、鉆、 儘元素在反應(yīng)前已經(jīng)均勻分布，能和裡源均勻混合，所得產(chǎn)品中儀、鉆、儘、裡元素分布均 勻;采用臭氧氧化工藝，能實(shí)現(xiàn)裡元素能和儀鉆儘元素快速融合，提高產(chǎn)品性能。本方法合 成的儀鉆儘酸裡具有更完美的晶型，粒度分布適中、結(jié)晶好;制成的電池具有優(yōu)良的倍率和 循環(huán)性能，容量高，在新能源汽車領(lǐng)域具有廣闊市場(chǎng)前景。
【附圖說明】
[0026] 圖1是實(shí)施例1得到的儀鉆儘酸裡的沈M圖；
[0027] 圖2是實(shí)施例1得到的儀鉆儘酸裡的XRD圖；
[002引圖3是實(shí)施例2得到的儀鉆儘酸裡的沈M圖；
[0029] 圖4是實(shí)施例2得到的儀鉆儘酸裡的XRD圖；
[0030] 圖5是對(duì)比例1得到的儀鉆儘酸裡的沈M圖；
[0031 ]圖6是對(duì)比例1得到的儀鉆儘酸裡的X畑圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 按照W下步驟制備儀鉆儘酸裡正極材料：
[0035] (1)分別稱取化g儀鉆儘氨氧化物、1.1kg-水合氨氧化裡、3kg去離子水加入到IOL 高壓反應(yīng)蓋；
[0036] (2)打開攬拌，保持?jǐn)埌杷俣?0轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)的溫度是50°C，WIOm3A的流量通入 濃度為60mg/L的臭氧，使儀鉆儘氨氧化物發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間化；
[0037] (3)將高壓蓋反應(yīng)溫度升至200°C，蓋內(nèi)壓力控制在3.OMPa,反應(yīng)化，生成儀鉆儘酸 裡沉淀，冷卻至40~50°C;
[0038] (4)將儀鉆儘酸裡沉淀倒入離屯、機(jī)中過濾，將過濾后物料放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)， 燒結(jié)溫度為800°C，燒結(jié)時(shí)間為化，燒結(jié)物經(jīng)400目過篩后得到最終產(chǎn)品儀鉆儘酸裡。
[0039] 圖1是儀鉆儘酸裡的沈M圖。
[0040] 圖2是儀鉆儘酸裡的XRD圖，衍射峰尖銳，表明具有完好的晶型，無雜相峰，結(jié)晶度 良好。
[0041] 儀鉆儘酸裡的理化指標(biāo)如表I所示，正極材料粒度分布適中，儀、鉆、儘、裡分布均 勻，便于后續(xù)應(yīng)用。
[0042] 表1理化指標(biāo)
[0044] 用儀鉆儘酸裡制成裡離子電池，測(cè)試其電化學(xué)性能，如表2所示，電池的初始容量 高，倍率性能和循環(huán)性能優(yōu)良。
[0045] 表2電化學(xué)性能
[0047]實(shí)施例2
[004引按照W下步驟制備儀鉆儘酸裡正極材料：
[0049] (1)分別稱取化g儀鉆儘氨氧化物、1.Ikg-水合氨氧化裡、3kg去離子水加入到IOL 高壓反應(yīng)蓋；
[0050] (2)打開攬拌，保持?jǐn)埌杷俣?0轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)的溫度是50°C，WlOm3A的流量通入 濃度為80mg/L的臭氧，使儀鉆儘氨氧化物發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間化；