专利名称：一种用于生产锂电池的球状正极材料及其制作方法
技术领域：
本发明涉及电池生产领域，具体涉及一种用于生产锂电池的球状 正极材料及其制作方法。
背景技术：
现有的球状锂锰(即Ni-Mn)氧化物的合成，是用NaOH或Na2C03 共沉的方法，这些方法一般要用NH40H或通入C02来控制共沉溶液的 pH值，反应过程中控制的条件较多，或反应时间长，设备比较复杂，
生产成本高，工序复杂，产品也难于广泛地运用在锂电池的生产中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于生产锂电池的球状正极材料及 其制作方法，使用NaHC03作为共沉试剂制备球状Ni-Mn碳酸盐，工艺 过程简单，可控性强，该球状中间产物烧成后得到球状Ni-Mn-0氧化 物，用球状中间产物或球状Ni-Mn-O氧化物同Li盐混合烧成后可制 备高性能球状锂电池用Li-Ni-Mn-0正极材料，球状正极材料有高的 堆集密度，从而可提高锂电池正极的充填密度，达到提高锂电池放电 容量、组装高性能锂电池的目的。
本发明包括三个内容 一是用NaHCO:,共沉法合成球状Ni-Mn碳酸 盐中间产物；二是用这个中间产物合成的球状Li-Ni-Mn-0氧化物正 极材料；三是使用球状Li-Ni-Mn-0正极材料组装锂电池。本发明中用NaHC03共沉法合成球状Ni-Mn碳酸盐中间产物是使 用NaHC03共沉Ni-Mn离子混合溶液，得到球状Ni-Mn碳酸盐。整个共 沉过程中只使用NaHC03作为共沉试剂，利用NaHC03的缓冲作用来稳 定沉淀溶液的pH值；另外，通过在初期生成溶解度大的碳酸氢Ni-Mn 复盐，达到形成球状Ni-Mn碳酸盐球状颗粒的目的。
制作方法如下
A、 在一定浓度的(Ni，Mn)S04混合水溶液中，边搅拌边滴加 Na线；
B、 在充分搅拌后，过滤、清洗便可得产物。 得到的产物分散性好，非常易过滤，干燥后不结块不用粉碎，比
表面积大，反应活性大，反应过程简单，可控性强。
C、 将上述球状Ni-Mn碳酸盐中间产物经烧成后可得到单一相的 球状Ni-Mn-O氧化物。
用中间产物合成的球状Li-Ni-Mn-0氧化物正极材料的制作方法 是用球状Ni-Mn-O氧化物同锂化合物混合烧成，可合成高性能球状 Li-Ni-Mn-0锂电池正极材料。通过控制烧成温度和温度制度可优化 产品的结晶结构和减少缺陷，控制比表面积和粒径等指标。
使用球状Li-Ni-Mn-0正极材料组装锂电池的制作方法是将上 述技术合成的正极材料组装锂电池，该锂电池具有高的放电容量和循 环充放电稳定性。
本发明的优点在于用简单的一步共沉法得到球状Ni-Mn碳酸盐， 除了可控制产物的形态外，反应过程简单，可控性强，可以减少工序，降低能耗和成本，用球状Ni-Mn碳酸盐可以制造高性能球状 Li-Ni-Mn-0氧化物正极材料，用球状Li-Ni-Mn-0氧化物正极材料可 以增加正极膜中的活性物质的充填密度，用本发明技术制作的球状正 极材料组装的锂电池有高的放电容量和循环充放电稳定性，成本低 廉，运用范围广泛，利于推广。
具体实施例方式
下面以实施例对本发明做进一步详细说明
向含lmol/1 MnS04和lmol/1 NiS04的混合溶液100ml中，边搅 拌边滴下lmo1/1 NaH(U溶液410ml ，所用的搅拌速度为450 rmp;
搅拌2小时后过滤，并将过滤产物用蒸馏水清洗，过滤重复3遍 后，100度干燥4小时，得到样品l。
样品1非常易过滤，干燥后不结块不用粉碎。样品1的x-线衍 射线图表明得到的化合物是具有MnCO:,结晶结构的单 一 相 (Ni， Mn)CO:,，用扫描电子显微镜照片可以显示该产物的大部分是球状 颗粒。
实施例二
将产物1在空气中500度烧成8小时得到样品2。样品2的x-线衍射线图表明其结构是单一相的NiMn03，用扫描电子显微镜照片可 以显示烧成后的产物保持了样品1的形状。
实施例三
样品2和LiOH'H力以1 : 1. 04摩尔比称量后，在一自动混合机上混合1小时后，在空气中900度烧成8小时后缓慢降温，得到样品 3。样品3的x-线衍射线图表明得到的是具有层状结构的单一相 LiNi(,.5Mn().502 ，用扫描电子显微镜照片可以显示烧成后得到 LiNi .5Mn().502正极材料的颗粒形状仍然保持了球状，堆集密度为 2. 0g/cm3。
实施例四
以样品3为正极材料，锂金属为负极，通过lmo1/1 LiPF6 in EC-DEC(1:1)为电解质的锂电池的充放电曲线显示，首次放电容量为 160 mAh/g，并显示了很好的稳定性。
权利要求
1、一种用于生产锂电池的球状正极材料，其特征在于该球状正极材料是Li-Ni-Mn-O氧化物。
2、 一种用于生产锂电池的球状正极材料的制作方法，其特征在 于它包括以下三个步骤A、 用NaHCO3共沉法合成球状Ni-Mn碳酸盐中间产物；B、 用球状Ni-Mn碳酸盐中间产物合成球状Li-Ni-Mn-0氧化物正 极材料；C、 使用球状Li-Ni-Mn-0氧化物正极材料组装锂电池。
3、 如权利要求2所述的一种用于生产锂电池的球状正极材料的 制作方法，其特征在于所述的NaHC03共沉法包括以下步骤A、 在一定浓度的(Ni，Mn)S04混合水溶液中，边搅拌边滴加 NaHC(V，B、 在充分搅拌后，过滤、清洗便可得产物。C、 将上述球状Ni-Mn碳酸盐中间产物经烧成后可得到单一相的 球状Ni-Mn-O氧化物。
4、 如权利要求2所述的一种用于生产锂电池的球状正极材料的 制作方法，其特征在于所述的用球状Ni-Mn碳酸盐中间产物合成球 状Li-Ni-Mn-0氧化物正极材料的方法是用球状Ni-Mn-0氧化物同 锂化合物混合烧成可合成高性能球状Li-Ni-Mn-O锂电池正极材料。
5、 如权利要求2所述的一种用于生产锂电池的球状正极材料的制作方法，其特征在于所述的使用球状Li-Ni-Mn-0氧化物正极材料 组装锂电池是用球状Li-Ni-Mn-O氧化物作为锂电池正极材料，人 造石墨等为负极，制作锂电池。
全文摘要
本发明涉及一种用于生产锂电池的球状正极材料及其制作方法。现有的球状锂锰(即Ni-Mn)氧化物的合成，控制的条件较多、反应时间长，设备比较复杂，生产成本高。本发明使用NaHCO<sub>3</sub>作为共沉试剂制备球状Ni-Mn碳酸盐，工艺过程简单，可控性强，该球状中间产物烧成后得到球状Ni-Mn-O氧化物，用球状中间产物或球状Ni-Mn-O同Li盐混合烧成后可制备高性能球状锂电池用Li-Ni-Mn-O正极材料，球状正极材料有高的堆集密度，从而可提高锂电池正极的充填密度，达到提高锂电池放电容量、组装高性能锂电池的目的。反应过程简单，可控性强，可以减少工序，降低能耗和成本，成本低廉，运用范围广泛，利于推广。
文档编号H01M4/48GK101626079SQ20091010885
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者汤卫平, 毅 王 申请人:深圳市源源新材料科技有限公司