施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。
[0040]本發(fā)明實施例的鋰離子電池正極材料L i N i 1- X- y C ο X A I y O 2，主要以LiN1.8Co0.15Al().()502 和 LiN1.75Co0.2Al().()502 兩種配方為主，LiN1.8Co0.15Al().()502 各組分摩爾比1^:祖:(:0:八1:0=1:0.8:0.15:0.05:2;1^附().75(:0().2八1().()502各組分摩爾比1^:祖:(:0:八1:0=1:0.75:0.2:0.05:2ο
[0041]如圖1所示，本發(fā)明實施例的高容量鋰離子電池正極材料的制備方法包括以下步驟:
[0042]S101:將50%NiS04.6H20,70%CoSO4.7H20和90%Α1(Ν03)3.9H20溶解于去離子水中，得到溶液A;
[0043]S102:將50%NiS04.6H20,30%CoSO4.7H20和 10%Α1(Ν03)3.9H20溶解于去離子水中，得到與溶液A體積相同的溶液B;
[0044]S103:將溶液A以10ml/min的速度V加入溶液B中，強烈攪拌使其混合均勻；
[0045]S104:同時將混合好的溶液B以兩倍于A溶液流速流入容器C中，并使A液和B液同時耗盡；
[0046]S105:同時向步驟S104所得混合溶液的C容器中并流滴加氨水和4mol/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)PH值為11.0，反應溫度為50°C，攪拌速度600轉/min;
[0047]S106:將步驟S105所得共沉淀液靜置陳化12h，將陳化液過濾和多次洗滌后，在105°C下真空干燥24h;
[0048]S107:將步驟S106所得干燥前驅(qū)體與鋰源充分混合均勻，混勻后壓制成型；
[0049]S108:將步驟S107所得成型體于450?550°C下預燒4h?8h，再在氧氣/富氧空氣氣流下690°C?850°C溫度下燒結16h?24h，即得到目標產(chǎn)物LiNi1-x—yCoxAly02(0〈x < 0.2，0 < y<0.1,0<x+y <0.3,x>y)。
[0050]所述鋰源原料、鎳源原料、鈷源原料與鋁源原料的摩爾比為(1.05?1.15): (1-X-y)[0051 ]所述的LiNi1-x-yCoxAly02正極材料系采用液相法結合固相法制備。所述鋰源原料為氫氧化鋰、碳酸鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、檸檬酸鋰、草酸鋰中的至少一種。所述鎳源原料為硝酸鎳、硫酸鎳、醋酸鎳、氧化鎳、氫氧化鎳、氯化鎳中的至少一種。所述鈷源原料為硝酸鈷、硫酸鈷、醋酸鈷、氧化鈷、氫氧化鈷、氯化鈷中的至少一種。所述鋁源原料為硝酸鋁、氧化鋁、硫酸鋁、氯化鋁、三氟化鋁、磷酸鋁中的至少一種。所得到的材料是一種內(nèi)部富鎳、中間分布均勻、表面富鈷與鋁的高容量NCA正極材料。
[0052]下面結合具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步的描述。
[0053]實施例1
[0054]將4.0mol硫酸鎳、1.05mol硫酸鈷、0.45mol硝酸鋁溶解于100mL去離子水中，使其完全溶解得到混合鹽溶液A;
[0055]再將4.0mol硫酸鎳、0.45mol硫酸鈷、0.05mol硝酸鋁溶解于去100mL去離子水中，
使其完全溶解制得混合鹽溶液B;
[0056]將一定量的氫氧化鈉溶解于已除去CO2的去離子水中，得到4mol/L氫氧化鈉溶液，再將適量的濃氨水溶解于氫氧化鈉溶液中，得到氫氧化鈉的氨水混合溶液，備用。
[0057]將混合鹽溶液A以10ml/min的速度加入到混合鹽溶液B中的同時，將混合鹽溶液B以20ml/min的速度加入到容器C中，同時將氫氧化鈉的氨水混合溶液以一定的速度緩慢的加入容器C中，通入氮氣保護并不斷攪拌，使A液和B液及氫氧化鈉-氨水混合溶液同時耗盡。使用lmol/L氨水調(diào)節(jié)pH值為11，反應溫度控制為50°C，攪拌速度為600rpm;然后將得到的沉淀物室溫下陳化12h，然后過濾、用熱去離子水洗滌多遍，最后于鼓風干燥箱中105°C干燥24h。將干燥好的前驅(qū)體與過量8%左右的氫氧化鋰混合均勻，通過壓片機壓制成型，再放于管式爐中450-550°C低溫預燒4h-8h，然后于氧氣/富氧空氣氣流中(250mL/min)690-850°C溫度下燒結16_24h，即制得層狀結構的鋰離子電池目標正極材料LiNiQ.8CoQ.15Al().()502。
[0058]對制備的鋰離子電池目標正極材料LiN1.sCo0.uAl0.Q5O2進行恒電流充放電測試，從測試結果可以看出該正極材料具有很高的放電比容量和較為優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能;在室溫環(huán)境下，當恒電流充放電倍率為0.5C時，電壓范圍為2.75-4.3V時，該層狀鋰離子電池正極材料的首次放電比容量達到215mAh/g，首次充放電效率大于90 %，循環(huán)30次以后，放電比容量仍然可達到195mAh/g，容量保持率大于90 %。
[0059]實施例2
[0060]將3.75mol硫酸鎳、1.4mol硫酸鈷、0.45mol硝酸鋁溶解于100mL去離子水中，使其完全溶解得到混合鹽溶液A;
[0061 ] 再將3.75mol硫酸鎳、0.60mol硫酸鈷、0.05mol硝酸鋁溶解于去100mL去離子水中，使其完全溶解制得混合鹽溶液B;
[0062]將一定量的氫氧化鈉溶解于已除去CO2的去離子水中，得到4mol/L氫氧化鈉溶液，再將適量的濃氨水溶解于氫氧化鈉溶液中，得到氫氧化鈉的氨水混合溶液，備用。
[0063]將混合鹽溶液A以10ml/min的速度加入到混合鹽溶液B中的同時，將混合鹽溶液B以20ml/min的速度加入到容器C中，同時將氫氧化鈉的氨水混合溶液以一定的速度緩慢的加入容器C中，通入氮氣保護并不斷攪拌，使A液和B液及氫氧化鈉-氨水混合溶液同時耗盡。使用lmol/L氨水調(diào)節(jié)pH值為11，反應溫度控制為50°C，攪拌速度為600rpm;然后將得到的沉淀物室溫下陳化12h，然后過濾、用熱去離子水洗滌多遍，最后于鼓風干燥箱中105°C干燥24h。將干燥好的前驅(qū)體與過量8%左右的氫氧化鋰混合均勻，通過壓片機壓制成型，再放于管式爐中450-550°C低溫預燒4h-8h，然后于氧氣/富氧空氣氣流中(250mL/min)690-850°C溫度下燒結16_24h，即制得層狀結構的鋰離子電池目標正極材料LiNiQ.75CoQ.2()Al().()502。
[0064]對制備的鋰離子電池目標正極材料LiNiQ.75COQ.2()Al().()502進行恒電流充放電測試，在室溫環(huán)境下，當恒電流充放電倍率為0.5C時，電壓范圍為2.75-4.3V時，測試結果與實施例I相近。
[0065]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述高容量鋰離子電池正極材料的制備方法包括以下步驟: 步驟一，將50%NiS04.6H20,70%CoSO4.7H20和90%Α1(Ν03)3.9H20溶解于去離子水中，得到溶液A; 步驟二，將50%NiS04.6H20,30%CoS04.7H20和 10%A1(N03)3.9H20溶解于去離子水中，得到與溶液A體積相同的溶液B; 步驟三，將溶液A以10ml/min的速度V加入溶液B中，使其混合； 步驟四，同時將混合好的溶液B以兩倍于A溶液流速流入容器C中，并使A液和B液同時耗盡； 步驟五，同時向步驟四所得混合溶液的C容器中并流滴加氨水和4mol/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH值為11.0，反應溫度為50°C，攪拌速度600轉/min; 步驟六，將步驟五所得共沉淀液靜置陳化12h，將陳化液過濾和多次洗滌后，在105°C下真空干燥24h; 步驟七，將步驟六所得干燥前驅(qū)體與鋰源充分混合均勻，混勻后壓制成型； 步驟八，將步驟七所得成型體于450?550°C下預燒4h?8h，再在氧氣/富氧空氣氣流下690°C?850°C溫度下燒結16h?24h，即得到目標產(chǎn)物LiNi1HCoxAlyO2。2.如權利要求1所述的高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，0〈x<0.2，0<y <0.1，0〈x+y <0.3，x>yo3.如權利要求1所述的高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述鋰源原料、鎳源原料、鈷源原料與招源原料的摩爾比為1.05?1.15:1-x-y:x:y。4.如權利要求1所述的高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述鋰源原料為氫氧化鋰、碳酸鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、檸檬酸鋰、草酸鋰中的至少一種。5.如權利要求1所述的高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述鎳源原料為硝酸鎳、硫酸鎳、醋酸鎳、氧化鎳、氫氧化鎳、氯化鎳中的至少一種。6.如權利要求1所述的高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述鈷源原料為硝酸鈷、硫酸鈷、醋酸鈷、氧化鈷、氫氧化鈷、氯化鈷中的至少一種。7.如權利要求1所述的高容量鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述鋁源原料為硝酸鋁、氧化鋁、硫酸鋁、氯化鋁、三氟化鋁、磷酸鋁中的至少一種。8.—種如權利要求1所述高容量鋰離子電池正極材料的制備方法制備的高容量鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述高容量鋰離子電池正極材料為LiNimC0xAlyO2，包括:1^祖0.8。0().15厶1().()502和1^附().7500().2厶1().()502 ;1^祖().800().15厶1().()502各組分摩爾比1^:Ni: Co:Al:0= 1:0.8:0.15:0.05: 2;LiN1.75C0Q.2AIQ.Q5O2各組分摩爾比L1:N1:Co:Al:0= 1:0.75:0.2:0.05:2ο9.一種使用權利要求1-8任意一項所述高容量鋰離子電池正極材料的電動汽車。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高容量鋰離子電池正極材料及其制備方法，包括原料溶解于去離子水中，配制成兩種體積相同、濃度不同的混合溶液A和B，并將氫氧化鈉溶液和氨水溶液，并流地加入到容器C中進行共沉淀，制備出共沉淀物Ni1-x-yCoxAly(OH)2+y前驅(qū)體。制備好的共沉淀物前驅(qū)體經(jīng)過陳化、過濾、洗滌、干燥后，與鋰源混合均勻，把混合后的物料壓制成型，置于管式爐中預燒，然后在氧氣/富氧空氣氣流中燒結，即得目標產(chǎn)物。本發(fā)明的鋰離子電池正極材料無雜相，結晶品質(zhì)高，產(chǎn)物粒徑分布均勻并具有規(guī)則的球形形貌，具有很高的放電比容量和較優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，能夠滿足高能量密度和大倍率充放電需求，工藝簡單，制造成本較低。
【IPC分類】H01M4/36, H01M4/525, H01M10/0525
【公開號】CN105514373
【申請?zhí)枴緾N201510909098
【發(fā)明人】劉興泉, 劉一町, 何振華
【申請人】四川富驊新能源科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月18日