本发明专利技术公开了一种稀土钕掺杂改性锂离子电池三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的方法：首先，将一定比例的金属盐Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Nd(NO3)2·6H2O和MnSO4·H2O溶于蒸馏水中并搅拌均匀，然后逐滴滴入配制好的LiOH·H2O+NH3·H2O的碱性溶液，其中LiOH·H2O的量为Li+∶(Ni2++Co2++Mn2++Nd3+)＝1∶1。将溶液加热搅拌至沉淀完全析出后，过滤，洗涤，真空干燥，收集前驱体粉末。将其进行研磨压片，送入马弗炉中900℃下保温10h冷却后即得到最终产物。本发明专利技术能有效地控制复合掺杂改性正极材料的结构以及材料的粒径，提高材料的电子传导率和锂离子扩散速率，改善材料的电化学性能；同时也简化了材料的合成工艺，便于进行工业化大生产。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种稀土钕掺杂改性锂离子电池三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的方法：首先，将一定比例的金属盐Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Nd(NO3)2·6H2O和MnSO4·H2O溶于蒸馏水中并搅拌均匀，然后逐滴滴入配制好的LiOH·H2O+NH3·H2O的碱性溶液，其中LiOH·H2O的量为Li+∶(Ni2++Co2++Mn2++Nd3+)＝1∶1。将溶液加热搅拌至沉淀完全析出后，过滤，洗涤，真空干燥，收集前驱体粉末。将其进行研磨压片，送入马弗炉中900℃下保温10h冷却后即得到最终产物。本专利技术能有效地控制复合掺杂改性正极材料的结构以及材料的粒径，提高材料的电子传导率和锂离子扩散速率，改善材料的电化学性能；同时也简化了材料的合成工艺，便于进行工业化大生产。【专利说明】(—)
本专利技术涉及锂离子电池正极材料的制备方法，即通过共沉淀辅助高温固相法制备锂离子电池正极材料LiNiliZ3ColiZ3Mnv3O2的方法,它属于新能源材料制备
。 (二)
技术介绍
锂离子电池因其电压高、能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点倍受青睐，但随着电子信息技术的快速发展，对锂离子电池的性能也提出了更高的要求。正极材料作为目前锂离子电池中最关键的材料，它的发展也最值得关注。 LiCoO2, LiN12同为a-NaFeO2结构，且N1、Co、Mn为同周期相邻元素，因此它们能以任意比例混合形成固溶体并且保持层状结构不变，具有很好的结构互补性。同时，它们在电化学性能上互补性也很好。因此，开发复合正极材料成了锂离子电池正极材料的研究方向之一。其中，层状L1-N1-Co-Mn-O系列材料(简称二兀材料)较好地兼备了二者的优点，弥补了各自的不足，具有高比容量、成本较低、循环性能稳定、安全性能较好等特点，被认为是较好的取代LiCoO2的正极材料。 适当的掺杂比例和均勻的掺杂能使材料的结构更稳定，改善材料的循环性能和热稳定性。Sun等用共沉淀法，在800°C下烧结3h制备出Cr掺杂的LiNia 35Co0.3_xCrxMn0.3502材料。SEM结果显示，当X由O增至0.1时，粉体的二次粒子粒径变大，且团聚更紧密，因此材料的振实密度由2.3g/cm2增大至3.lg/cm2。因此Cr的引入能在较低的温度和较短的时间制得高振实密度的三元材料。电化学测试表明，Cr的引入虽然导致了首次放电容量下降，但是对于材料的循环性能有较大改进，尤其在4.8V高截止电压下。 Lin 等用喷雾热解法制备 Li O2 粉体。XRD 显示，在 x ( 0.03时粉体为纯相结构，结晶度高，X = 0.05时有杂相出现。当半径相对较大的Zr4+的含量上升时，晶胞参数a、c均增大。电化学测试表明，适当含量的Zr使首次放电容量有小幅增加，X = 0.05时由于杂相的存在容量剧烈下降；由于Zr能稳定结构，Zr掺杂都能显著改善材料的循环性能和倍率性能。其中，X = 0.01时,样品电化学性能最佳。Bang等发现，Zr也能改善材料的热稳定性。 (三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过稀土钕掺杂显著提高母体材料的电化学性能的锂离子电池正极材料LiNil73Ccv3Mnv3O2的制备方法。 本专利技术一种锂离子电池正极材料LiNiv3Ccv3Mrv3O2的制备方法，包括以下步骤: (I)料液的配制: 将镍盐、钻盐、锰盐、钕盐按Ni: Co: Mn: Nd物质的量比为1:1: l_x: x(0<x彡 0.1)，或 Ni: Co: Mn: Nd 物质的量比为 1: l_x:1: χ(0<χ彡0.1)，或Ni: Co: Mn: Nd物质的量比为Ι-x: I: I: x(O < x彡0.1)混合，加入去离子水搅拌溶解，溶液中金属离子浓度为0.25mol/L?2mol/L。为了避免引入其他离子采用L1H.H2CHNH3.H2O 制成碱性溶液，其中 L1H.H2O 的量为 Li+: (Ni2++Co2++Mn2++NcT)=1:1; (2)共沉淀反应: 在50°C _85°C下匀速搅拌，将配制好的碱性溶液缓慢滴加入混合料液中，待碱性溶液加入完全后，随着水的不断蒸发，得到共沉淀反应混合物； (3)过滤及烘干: 将上述共沉淀反应混合物进行固液分离，用去离子水洗涤干净，将过滤物置于干燥炉中，在60°C?100°C下真空干燥6h?12h ； (4)高温固相反应: 将上述烘干物即前驱体研磨均匀后送入马弗炉中，在空气或氧气气氛下升温到900°C保温8h?16h，最后冷却到室温，即得到本专利技术所述的一种稀土钕改性的LiNil73Col73Mnl73O2 三元正极材料。 本专利技术所用的锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂中的一种或几种。 本专利技术所用的镍源为硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍、氯化镍中的一种或几种。 本专利技术所用的钴源为硫酸钻、硝酸钻、醋酸钴、氯化钻中的一种或几种。 本专利技术所用的锰源为硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氯化锰中的一种或几种。 本专利技术所用的稀土掺杂源为硝酸钕、碳酸钕、醋酸钕中的一种或几种。 本专利技术所述步骤(I)中的碱性溶液为L1H.H2CHNH3.H2O或Li2C03+NH3.H2O或LiN03+NH3.H2O。 本专利技术所述步骤⑷前驱体的高温固相反应温度为700°C?1000°C。 本专利技术所述步骤⑷保温时间为8_16h。 本专利技术所述步骤(4)前驱体的高温固相反应在空气或氧气气氛中进行。 综上所述，本专利技术通过稀土元素钕的掺杂得到的三元正极材料，显著提高了母体基础材料的容量和循环性能，具有明显优势，很有实用价值，在锂离子电池正极材料领域具有广泛的应用前景。 (四) 【专利附图】【附图说明】 图1为实施例1制备的稀土钕改性的三元正极材料的X射线衍射(XRD)图。 图2为实施例1制备的稀土钕改性的三元正极材料的的扫描电镜图。 图3为实施例1制备的稀土钕改性的三元正极材料的的充放电曲线图。 (五) 【具体实施方式】 以下实施例将对本专利技术予以进一步说明，但并不因此而限制本专利技术。 实施例1 将镍盐、钻盐、锰盐、钕盐按Ni: Co: Mn: Nd物质的量比为1:1: l_x: x(x=0.05)，混合，加入去离子水搅拌溶解，溶液中金属离子浓度为0.5mol/L。为了避免引入其他离子采用L1H.H2CHNH3.H2O制成碱性溶液，其中L1H.H2O的量为Li+: (Ni2++Co2++Mn2++Nd3+) = I: I ;在60°C下匀速搅拌，将配制好的碱性溶液缓慢滴加入混合料液中，待碱性溶液加入完全后，随着水的不断蒸发，得到共沉淀反应混合物；将上述共沉淀反应混合物进行固液分离，用去离子水洗涤干净，将过滤物置于干燥炉中，在80°C下真空干燥8h;将上述烘干物即前驱体研磨均匀后送入马弗炉中，在空气气氛下升温到900°C保温10h，最后冷却到室温，即得到本专利技术所述的一种稀土钕改性的LiNi1/3Co1/3Mn1/302三元正极材料。 将制备的目标材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂按一定质量的比例(80: 10: 10)称取，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种稀土钕掺杂改性锂离子电池三元正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)料液的配制：将镍盐、钻盐、锰盐、钕盐按Ni∶Co∶Mn∶Nd物质的量比为1∶1∶1‑x∶x(0＜x≤0.1)，或Ni∶Co∶Mn∶Nd物质的量比为1∶1‑x∶1∶x(0＜x≤0.1)，或Ni∶Co∶Mn∶Nd物质的量比为1‑x∶1∶1∶x(0＜x≤0.1)混合，加入去离子水搅拌溶解，溶液中金属离子浓度为0.25mol/L～2mol/L。为了避免引入其他离子采用LiOH·H2O+NH3·H2O制成碱性溶液，其中LiOH·H2O的量为Li+∶(Ni2++Co2++Mn2++Nd3+)＝1∶1；步骤(2)共沉淀反应：在50℃‑85℃下匀速搅拌，将配制好的碱性溶液缓慢滴加入混合料液中，待碱性溶液加入完全后，随着水的不断蒸发，得到共沉淀反应混合物；步骤(3)过滤及烘干：将上述共沉淀反应混合物进行固液分离，用去离子水洗涤干净，将过滤物置于干燥炉中，在60℃～100℃下真空干燥6h～12h；步骤(4)高温固相反应：将上述烘干物即前驱体研磨均匀后送入马弗炉中，在空气或氧气气氛下升温到900℃保温8h～16h，最后冷却到室温，即得到本专利技术所述的一种稀土钕改性的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：阮艳莉，王坤，韩煦，程博闻，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。