二次锂离子球形电池富锂锰基层状氧化物材料的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微米级球形材料的合成，尤其涉及一种二次锂离子球形电池富锂锰基层状氧化物材料的合成方法。
【背景技术】
[0002]近年来，锂离子电池在移动数码产品及电动车领域中得到了广泛应用。在锂离子电池中正极材料是制约其发展的重要因素。随着数码产品和电动车对电池容量要求的不断提尚，提尚正极材料的比容量也日益重要。层状富锂■猛基材料由于具有250mAh/g以上的尚比容量而受到关注，是锂离子电池正极材料发展的方向之一。
[0003]同时，采用共沉淀与喷雾干燥法结合的方法制备层状富锂锰基材料，操作简便，易于扩大化生产，产物成分配比精准，粒度均匀，振实密度高，电化学性能好，具有较高的实用价值。
[0004]有鉴于上述的内容，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种二次锂离子球形电池富锂锰基层状氧化物材料的合成方法，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够应用于锂离子电池的制备工艺流程中，具有化学计量比精准，粒度均匀，电化学性能好的二次锂离子球形电池富锂锰基层状氧化物材料的合成方法。
[0006]本发明提出的一种二次锂离子球形电池富锂锰基层状氧化物材料的合成方法，其特征在于:该合成方法的步骤如下:
[0007](I)将锰源、镍源、钴源化合物按照镍、锰、钴元素按一定摩尔比进行称量，加入超纯水，配置为总浓度为0.5-2.0moI/L的金属溶液；
[0008](2)配置浓度为1.0-4mol/L的碱溶液；
[0009](3)配置浓度为10mol/L的氨水作为络合剂；
[0010](4)配置浓度为lmol/L的氨水作为底液；
[0011](5)共沉淀:将装有步骤(4)中底液的反应釜置入水浴锅中，控制水浴温度为60°C，机械搅拌速率为800-1000rpm，待PH值稳定后用蠕动栗以1:1的速率通入金属溶液和碱溶液，并缓慢通入络合剂，保持溶液PH值为10，持续搅拌l_2h，反应完成后得到M (OH)2沉淀(M = N1、Co、Mn)；
[0012](6)将得到的M(OH)2沉淀(M = N1、Co、Mn)分别用去离子水和乙醇离心，在鼓风干燥箱中干燥过夜，然后100-120°C真空干燥12h ;
[0013](7)将干燥后的沉淀通过球磨混合均匀，并加入溶剂和粘结剂得到浆料，进行喷雾干燥，得到前驱体；
[0014](8)按照金属元素总量:锂的摩尔比为1: 1.5称取锂源化合物，均匀混合；
[0015](9)将混合后的粉末在700-800°C高温下煅烧10_20h，自然冷却后得到目标产物球形富锂锰基层状氧化物材料。
[0016]作为本发明方法的进一步改进，步骤(I)中所述的锰源为硝酸锰、硫酸锰、乙酸锰这三种中的至少一种，所述的镍源为硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍这三种中的至少一种，所述钴源为硝酸钴、硫酸钴、乙酸钴这三种中的至少一种。
[0017]作为本发明方法的进一步改进，步骤(2)所述的碱溶液为氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠这三种中的至少一种。
[0018]作为本发明方法的进一步改进，步骤(7)中所述的球磨混合，球磨时间为2_8h，转速为 300-400rpm。
[0019]作为本发明方法的进一步改进，步骤(7)中所述的浆料所用溶剂为去离子水，浆料固含量为10% -30%，所用粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮这两种中的至少一种。
[0020]作为本发明方法的进一步改进，步骤(7)中所述的喷雾干燥采用压力式喷雾干燥机，压强为2-3Bar，进风温度为200-220 °C，出风温度为100-120 °C，进料速度为2_10mL/
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[0021]作为本发明方法的进一步改进，步骤(8)中所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂这三种中的至少一种。
[0022]借由上述方案，本发明至少具有以下优点:本发明二次锂离子球形电池富锂锰基层状氧化物材料的合成方法是通过共沉淀制备镍、钴、锰的氢氧化物前驱，再用喷雾干燥得到微米级球形前驱物，最后与锂源混合烧结得到球形富锂锰基层状氧化物材料。其优势表现在:操作简便，易于扩大化生产。所得的球形富锂锰基层状氧化物材料形貌较好，成分配比准确，粒度均匀，振实密度高，电化学性能好。
[0023]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例一中制备的二次锂离子球形富锂锰基层状氧化物材料的SEM图；
[0025]图2为本发明实施例一中制备的二次锂离子球形富锂锰基层状氧化物材料在1/30C倍率下前两圈充放电曲线图；
[0026]图3为本发明实施例一中制备的二次锂离子球形富锂锰基层状氧化物材料在1/30C倍率下循环曲线图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028]实施例一:
[0029]0.5Li2Mn03.0.5Li (Nia4Coa2Mna4) O2的合成，其步骤如下:
[0030](I)将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰化合物按照摩尔比Ni: Co: Mn = 0.2: 0.1: 0.7称量，加入超纯水，配置为总浓度为1.0moI/L的金属溶液250mL ；
[0031 ] (2)配置浓度为2.0moI/L的NaOH碱溶液250mL ；
[0032](3)配置浓度为10mol/L的氨水50mL作为络合剂；
[0033](4)配置浓度为lmol/L的氨水500mL作为底液；
[0034](5)共沉淀:将装有步骤(4)中底液的反应釜置入水浴锅中，控制水浴温度为60°C，机械搅拌速率为lOOOrpm，待PH值稳定后用蠕动栗以1:1的速率通入金属溶液和碱溶液，并缓慢通入络合剂，保持溶液PH值为10，持续搅拌2h，反应完成后得到沉淀；
[0035](6)将得到的Nia2CoaiMna7(OH)^淀分别用去离子水和乙醇离心，在鼓风干燥箱中干燥过夜，然后120°C真空干燥12h ;
[0036](7)将干燥后的沉淀球磨混合，并加入去离子水和粘结剂得到浆料，进行喷雾干燥，得到前驱体；
[0037](8)按照金属元素总量:锂的摩尔比为1:1.5称取碳酸锂和前驱体粉末，均匀混合；
[0038](9)将混合后的粉末在750 °C高温下煅烧12h，自然冷却后得到目标产物0.5Li2MnO3.0.5Li (Nia4Coa2Mna4) O2材料。
[0039]实施例二:
[0040]0.5Li2Mn03.0.5Li (Nia33Coa33Mna33) 02的合成，其步骤如下:
[0041](I)将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰化合物按照摩尔比N1: Co: Mn =0.167: 0.167: 0.667称量，加入超纯水，配置为总浓度为1.0mol/L的金属溶液250mL。
[0042](2)配置浓度为2.0moI/L的NaOH碱溶液250mL ；
[0043](3)配置浓度为10mol/L的氨水50mL作为络合剂；
[0044](4)配置浓度为lmol/L的氨水500mL作为底液；
[0045](5)共沉淀:将装有步骤(4)中底液的反应釜置入水浴锅中，控制水浴温度为60°C，机械搅拌速率为lOOOrpm，待PH值稳定后用蠕动栗以1:1的速率通入金属溶液和碱溶液，并缓慢通入络合剂，保持溶液PH值为10，持续搅拌2h，反应完成后得到沉淀；
[0046](6)将得到的NiQ.167CoQ.167MnQ.667 (0H)^淀分别用去离子水和乙醇离心，在鼓风干燥箱中干燥过夜，然后120°C真空干燥12h ;
[0047](7)将干燥后的沉淀球磨混合，并加入去离子水和粘结剂得到浆料，进行喷雾干燥，得到前驱体；
[0048](8)按照金属元素