专利名称：一种梯度包覆LiNiO的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。
背景技术：
LiCoO2(钴酸理)的电化学性能稳定，所以目前锂离子可充电池正极材料多用LiCoO2。但是，LiCoO2的比容量低、成本高、污染程度大；而LiNiO2(镍酸理)的比容量高、成本低、污染程度小，但性能(循环性能)不稳定。现有方法制备出的锂离子电池正极材料存在成本高、工艺复杂、性能不稳定等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种梯度包覆LiNiO2锂离子电池正极材料的制备方法，它能够制备出成本低、污染程度小、比容量高、脱/嵌锂性能稳定的锂离子电池正极材料。本发明是这样实现的a、向反应容器中加入含有掺杂离子的NiSO4溶液和NH3·H2O与NaOH混合溶液，反应2小时～2天，其中pH值为9.5～12.5、温度为40～70℃、NiSO4溶液浓度为0.5～2.5mol/L；b、当剩余NiSO4溶液的体积为初始体积的10～40％时，向剩余NiSO4溶液逐渐加入0.5～2.5mol/LX2(SO4)y溶液，同时将混合溶液逐渐加入到反应容器中，使Ni(OH)2晶粒表面形成梯度包覆的X(OH)y层，反应3小时～3天；c、将由表面梯度包覆X(OH)y的掺杂Ni(OH)2与LiOH按照摩尔比为Ni/X∶Li＝(1.0～1.15)∶1的比例混合、研匀、烧结、再研磨，得到最终产品。本发明工艺简单，所得产品作为锂离子电池的正极材料，其比容量高(首次比容量＞200mAh/g)、成本低(为LiCoO2的1/2～2/3)、污染小(近于无污染)、循环性能好(每次平均循环效率＞99.5％)。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式是这样实现的a、向反应容器中加入含有掺杂离子的NiSO4溶液和NH3·H2O与NaOH混合溶液，反应2小时～2天，其中pH值为9.5～12.5、温度为40～70℃、NiSO4溶液浓度为0.5～2.5mol/L；b、当剩余NiSO4溶液的体积为初始体积的10～40％时，向剩余NiSO4溶液逐渐加入0.5～2.5mol/L X2(SO4)y溶液，同时将混合溶液逐渐加入到反应容器中，使Ni(OH)2晶粒表面形成梯度包覆的X(OH)y层，反应3小时～3天；c、将由表面梯度包覆X(OH)y的掺杂Ni(OH)2与LiOH按照摩尔比为Ni/X∶Li＝(1.0～1.15)∶1的比例混合、研匀、烧结、再研磨，得到最终产品，所得产品的化学式为LiNi1-a-bXaMbO2，其中a＝0～0.4、b＝0～0.1，M为掺杂离子。所述X为Co、Mg、Ti、Zr、Al或B；所述掺杂离子为Co2+、Zn2+、Mg2+、Mn2+、Al3+和NH+4中的一种或几种；所述掺杂离子为Ni2+重量的1～40％。
具体实施例方式
二本实施方式是这样实现的a、向反应容器中加入含有掺杂离子的NiSO4溶液和NH3·H2O与NaOH混合溶液，反应2小时～2天，其中pH值为11.20±0.05、温度为57±0.5℃、NiSO4溶液浓度为1.5mol/L，掺杂离子为Ni2+重量的2～5％；b、当Ni(OH)2晶粒的粒径为100mm～20μm时，此时剩余NiSO4溶液的体积为初始体积的10～40％时，向剩余NiSO4溶液逐渐加入1.5mol/L CoSO4溶液，同时将混合溶液逐渐加入到反应容器中，使Ni(OH)2晶粒表面形成梯度包覆的Co(OH)2层，反应3小时～3天；c、将由表面梯度包覆Co(OH)2的掺杂Ni(OH)2与LiOH按照摩尔比为Ni/Co∶Li＝(1.0～1.15)∶1的比例混合、研匀、烧结、再研磨，得到最终产品，所得产品的化学式为LiNi1-a-bCoaMbO2，其中a＝0～0.4、b＝0～0.1，M为掺杂离子。本发明制备前驱物[Ni1-a-bCoaMb(HO)2]使用共沉淀法，对LiNiO2进行掺杂，然后在其表面梯度包覆一层LiCoO2，该包覆层是梯度包覆，可大大提高LiNiO2材料的循环性能。
具体实施例方式
三本实施方式是这样实现的a、向反应容器中加入含有Co2+的NiSO4溶液和NH3·H2O与NaOH混合溶液，反应2小时～2天，其中pH值为11.20±0.05、温度为57±0.5℃、NiSO4溶液浓度为1.5mol/L；b、当剩余NiSO4溶液的体积为初始体积的10～40％时，向剩余NiSO4溶液逐渐加入1.5mol/LMgSO4溶液，同时将混合溶液逐渐加入到反应容器中，使Ni(OH)2晶粒表面形成梯度包覆的Mg(OH)2层，反应3小时～3天；c、将由表面梯度包覆Mg(OH)2的掺杂Ni(OH)2与LiOH按照摩尔比为Ni/Co∶Li＝(1.0～1.15)∶1的比例混合、研匀、烧结、研磨，得到最终产品，所得产品的化学式为LiNi1-a-bMgaCobO2，其中a＝0～0.4、b＝0～0.1。
具体实施例方式
四本实施方式是这样实现的a、向反应容器中加入含有Co2+的NiSO4溶液和NH3·H2O与NaOH混合溶液，反应2小时～2天，其中pH值为11.20±0.05、温度为57±0.5℃、NiSO4溶液浓度为1.5mol/L；b、当剩余NiSO4溶液的体积为初始体积的10～40％时，向剩余NiSO4溶液逐渐加入1.5mol/LAl2(SO4)3溶液，同时将混合溶液逐渐加入到反应容器中，使Ni(OH)2晶粒表面形成梯度包覆的Al(OH)3层，反应3小时～3天；c、将由表面梯度包覆Al(OH)3的掺杂Ni(OH)2与LiOH按照摩尔比为Ni/Al∶Li＝(1.0～1.15)∶1的比例混合、研匀、烧结，得到最终产品，所得产品的化学式为LiNi1-a-bAlaMbO2，其中a＝0～0.4、b＝0～0.1，M为Co2+。
权利要求
1.一种梯度包覆LiNiO2锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于它是这样实现的a、向反应容器中加入含有掺杂离子的NiSO4溶液和NH3·H2O与NaOH混合溶液，反应2小时～2天，其中pH值为9.5～12.5、温度为40～70℃、NiSO4溶液浓度为0.5～2.5mol/L；b、当剩余NiSO4溶液的体积为初始体积的10～40％时，向剩余NiSO4溶液逐渐加入0.5～2.5mol/LX2(SO4)y溶液，同时将混合溶液逐渐加入到反应容器中，使Ni(OH)2晶粒表面形成梯度包覆的X(OH)y层，反应3小时～3天；c、将由表面梯度包覆X(OH)y的掺杂Ni(OH)2与LiOH按照摩尔比为Ni/X∶Li＝(1.0～1.15)∶1的比例混合、研匀、烧结、再研磨，得到最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种梯度包覆LiNiO2锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于所述X为Co、Mg、Ti、Zr、Al或B。
3.根据权利要求1所述的一种梯度包覆LiNiO2锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于所述掺杂离子为Co2+、Zn2+、Mg2+、Mn2+、Al3+和NH+4中的一种或几种。
4.根据权利要求1或3所述的一种梯度包覆LiNiO2锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于所述掺杂离子为Ni2+重量的1～40％。
全文摘要
一种梯度包覆LiNiO
文档编号C01G53/00GK1599103SQ20041004377
公开日2005年3月23日 申请日期2004年8月4日 优先权日2004年8月4日
发明者顾大明, 史鹏飞, 王虹 申请人:哈尔滨工业大学