System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种改性镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用技术_技高网

一种改性镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用技术

技术编号:40121832 阅读:9 留言:0更新日期:2024-01-23 20:46
本发明专利技术属于锂电池材料技术领域,具体涉及一种改性镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的改性镍钴锰酸锂正极材料,包括如下步骤:1)将镍源、钴源、锰源与水混合形成混合溶液,再加入十六烷基三甲基溴化铵、沉淀剂和络合剂进行反应,反应结束后过滤收取固体,得到正极材料前驱体;2)将步骤1)获得的正极材料前驱体与锂源、锆元素添加剂、钇元素添加剂混合、煅烧,得到所述改性镍钴锰酸锂正极材料。本发明专利技术制备得到的改性镍钴锰酸锂正极材料,循环性能强、比容量高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池材料,具体涉及一种改性镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用


技术介绍

1、锂离子电池在电动汽车、电动工具和电子设备等领域得到了广泛的应用。随着实际应用的迅速发展,锂离子电池的能量密度跟不上市场的需求,富镍层状过渡金属锂氧化物材料由于具有高比容量和低毒性,逐渐成为锂离子电池重要的正极材料,例如镍钴锰酸锂正极材料lini0.6co0.2mn0.2o2(简称ncm622)。然而随着镍含量的增加,材料的容量虽然增加了,但其循环稳定性下降。所以需要通过一系列方法来提高镍钴锰酸锂正极材料的循环的稳定性能。


技术实现思路

1、因此,本专利技术要解决的技术问题在于克服现有的镍钴锰酸锂正极材料循环稳定性能差的缺陷,从而提供一种改性镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用。

2、本专利技术提供一种改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,包括以下步骤:

3、1)将镍源、钴源、锰源与水混合形成混合溶液,再加入十六烷基三甲基溴化铵、沉淀剂和络合剂进行反应,反应结束后过滤收取固体,得到正极材料前驱体;

4、2)将步骤1)获得的正极材料前驱体与锂源、锆元素添加剂、钇元素添加剂混合、煅烧,得到所述改性镍钴锰酸锂正极材料。

5、优选的,步骤2)中所述锆元素添加剂选自氧化锆;

6、所述钇元素添加剂选自氧化钇;

7、所述锂源选自碳酸锂。

8、优选的,步骤1)中所述镍源选自硫酸镍;

9、所述钴源选自硫酸钴;

10、所述锰源选自硫酸锰。

11、优选的,步骤1)中所述镍源中的镍元素、钴源中的钴元素、锰源中的锰元素的摩尔比为6:(1-3):(1-3);

12、所述镍源、钴源、锰源在混合溶液中的总摩尔浓度为1.8-2.5mol/l;

13、所述十六烷基三甲基溴化铵的加入量占十六烷基三甲基溴化铵和混合溶液总质量的0.1-0.4%。

14、优选的,步骤1)中所述沉淀剂选自氢氧化钠溶液;所述络合剂选自氨水溶液;

15、可选的,所述氢氧化钠溶液中的氢氧化钠的摩尔浓度为2-4mol/l,所述氨水溶液中氨的摩尔浓度为0.3-1.5mol/l;

16、可选的,通过沉淀剂控制反应溶液ph为11.0-11.5,通过络合剂控制反应溶液氨浓度为0.5-0.8mol/l;

17、步骤1)中所述反应温度为50-60℃,反应时间为8-12h,反应搅拌速度为200-500rpm。

18、优选的,步骤1)中所述过滤收取固体步骤结束后还包括对固体进行水洗、干燥的步骤;

19、可选的,所述水洗的次数为2-5次;

20、可选的,所述干燥的温度为70-90℃,干燥时间为12-24h。

21、可选的,步骤1)中所述对固体进行水洗、干燥的步骤结束后还包括粉碎的步骤。

22、优选的,步骤2)中所述正极材料前驱体中的金属元素总摩尔量与锂源中锂摩尔量、锆元素添加剂中锆摩尔量、钇元素添加剂中钇摩尔量的比为(800-845):900:1.67:1;

23、所述正极材料前驱体中的金属元素总摩尔量为正极材料前驱体中镍元素的摩尔量、钴元素的摩尔量和锰元素的摩尔量的总和。

24、可选的,步骤2)中将步骤1)获得的正极材料前驱体与锂源、锆元素添加剂、钇元素添加剂混合的顺序为依次加入正极材料前驱体、锆元素添加剂、钇元素添加剂、碳酸锂。

25、步骤2)中所述混合转速为450-500rpm,混合时间为40-60min;

26、所述煅烧温度为850-950℃,煅烧时间为18-22h;

27、所述煅烧在氧气气氛下进行;

28、可选的,所述煅烧的升温速率为5-10℃/min。

29、优选的,步骤2)中所述煅烧步骤结束后还包括研磨、过筛的步骤;

30、可选的,所述研磨包括先经过旋轮磨进行粗研磨,然后经过气流磨进行细研磨;

31、可选的,所述旋轮磨的磨盘间隙为3-5mm,旋轮磨的磨盘转速为260-300rpm;气流磨的压缩空气压力为0.5-0.7mpa;

32、可选的,所述过筛为过400目筛。

33、本专利技术提供一种改性镍钴锰酸锂正极材料,由上述所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法制备得到。

34、本专利技术还提供一种上述所述的改性镍钴锰酸锂正极材料在锂离子电池中的应用。

35、本专利技术技术方案,具有如下优点:

36、1、本专利技术提供的改性镍钴锰酸锂正极材料,包括如下步骤:1)将镍源、钴源、锰源与水混合形成混合溶液,再加入十六烷基三甲基溴化铵、沉淀剂和络合剂进行反应,反应结束后过滤收取固体,得到正极材料前驱体;2)将步骤1)获得的正极材料前驱体与锂源、锆元素添加剂、钇元素添加剂混合、煅烧,得到所述改性镍钴锰酸锂正极材料。本专利技术采用十六烷基三甲基溴化铵做为改性剂对制备镍钴锰酸锂正极材料的前驱体进行改性,可以促进棱块状晶体的形成,使其循环稳定性增强;同时使用十六烷基三甲基溴化铵改性与添加锆元素添加剂和钇元素添加剂协同配合进行煅烧,改变晶面的表面能,影响不同晶面的生长速度,调节所需的生长方向和生长速率,进一步提高电池的循环寿命。本专利技术制备得到的改性镍钴锰酸锂正极材料稳定性好,循环性能强。

37、2、本专利技术提供的改性镍钴锰酸锂正极材料,制备方法简便,得到的正极材料稳定性好,安全性高,首次充电比容量和首次放比电容量高,循环充放电能力好,经过50次充放电后,其容量保持率仍能达到92%以上。

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【技术保护点】

1.一种改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述锆元素添加剂选自氧化锆;

3.根据权利要求1或2所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述镍源选自硫酸镍;

4.根据权利要求1-3任一项所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述镍源中的镍元素、钴源中的钴元素、锰源中的锰元素的摩尔比为6:(1-3):(1-3);

5.根据权利要求1-4任一项所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述沉淀剂选自氢氧化钠溶液;所述络合剂选自氨水溶液;

6.根据权利要求1-5任一项所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述过滤收取固体步骤结束后还包括对固体进行水洗、干燥的步骤;

7.根据权利要求1-6任一项所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述正极材料前驱体中的金属元素总摩尔量与锂源中锂摩尔量、锆元素添加剂中锆摩尔量、钇元素添加剂中钇摩尔量的比为(800-845):900:1.67:1;

8.根据权利要求1-7任一项所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述煅烧步骤结束后还包括研磨、过筛的步骤;

9.一种改性镍钴锰酸锂正极材料,其特征在于,由权利要求1-8任一项所述的改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法制备得到。

10.权利要求9所述的改性镍钴锰酸锂正极材料在锂离子电池中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述锆元素添加剂选自氧化锆;

3.根据权利要求1或2所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述镍源选自硫酸镍;

4.根据权利要求1-3任一项所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述镍源中的镍元素、钴源中的钴元素、锰源中的锰元素的摩尔比为6:(1-3):(1-3);

5.根据权利要求1-4任一项所述改性镍钴锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述沉淀剂选自氢氧化钠溶液;所述络合剂选自氨水溶液;

6.根据权利要求1-5任一项所述改性镍钴锰酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟德康许开华陈玉君何锐李伟熊红琴李昌辉秦龙
申请(专利权)人:格林美湖北新能源材料有限公司
类型:发明
国别省市:

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