却的降温速率为2°C /min)到700°C保温3h，最后自然冷却，得到锂离子电池正极材料
LiNi1Z3Co1Z3Mn1Z3O2 ο
[0034]实施例2:
[0035]—种锂离子电池正极材料的制备方法，其具体制备过程为:按摩尔比N1:Co:Mn= 8:1:1将醋酸镍、醋酸钴和醋酸锰用去离子水配制镍钴锰混合盐溶液；然后通入氮气将镍钴锰混合盐溶液输入到雾化器中雾化成镍钴锰混合液气溶胶并通过喷头喷入反应釜内(速率为30mL/min)，通入氮气将碱液(氨水和氢氧化钠溶液的混合液)输入到雾化器中雾化成碱液气溶胶并通过喷头喷入反应釜内(速率为30mL/min)，镍钴锰混合液气溶胶和碱液气溶胶在反应釜内以气溶胶的形式相互接触，在反应釜中快速发生沉淀反应，控制反应釜中反应体系的pH为9?12、温度为55°C，并搅拌5h，搅拌速度为650r/min，得到锂离子电池正极材料前驱体溶液。
[0036]将锂离子电池正极材料前驱体溶液陈化，陈化后用离心机进行固液分离，采用离心-洗涤-离心的方式反复循环除去杂质元素，反复操作4次，每次离心的时间为15min，离心转速为3000r/min，最后一次离心得到的离心液返回到前期洗涤工序中作为洗涤液循环使用，将洗涤得到锂的离子电池正极材料前驱体干燥后和氢氧化锂进行混锂烧结，先在450°C的氧气氛围下烧5h，待冷却后取出研磨，再在730°C焙烧14h，缓慢冷却到500°C保温2h，缓慢冷却时的降温速率为:TC /min，最后自然冷却，得到锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.^n0 。
[0037]如图1所示为本实施例制备的锂离子电池正极材料的XRD图，从图中可以看出制备得到的锂离子电池正极材料属于a -NaFeO2结构和R3m空间群；没有杂峰的存在，说明制备得到的锂离子电池正极材料是单一物相，没有杂质；峰都很尖锐，说明结晶性很好，从图中峰比值也可以看出锂离子电池正极材料为层状结构和较低的锂镍混排。
[0038]如图2所示为本实施例制备的锂离子电池正极材料的循环性能测试图，在2C(相当于400mA/g的电流密度)倍率下循环100次循环性能测试后电池容量的保持率仍在89%以上。
[0039]如图3所示为本实施例制备的锂离子电池正极材料前驱体的SM图，从图中看出锂离子电池正极材料前驱体的颗粒分布均匀，平均粒径约为500nm。
[0040]实施例3:
[0041]—种锂离子电池正极材料的制备方法，其具体制备过程为:按摩尔比N1:Co:Mn =8:1:1将硫酸锂、硫酸钴和硫酸锰用去离子水配制成镍钴锰混合盐溶液；碱液(氨水和氢氧化钠溶液的混合溶液)放入反应釜中，然后通入氮气将镍钴锰混合盐溶液输入到雾化器中雾化成镍钴锰混合液气溶胶并通过喷头喷入反应釜内(速率为30mL/min)，镍钴锰混合液气溶胶以气溶胶的形式喷到碱液中，在反应釜中快速发生沉淀反应，控制反应釜中反应体系的pH为9?12、温度为53°C，并搅拌5h，搅拌速度为700r/min，得到锂离子电池正极材料前驱体溶液。
[0042]将锂离子电池正极材料前驱体溶液陈化，陈化后用离心机进行固液分离，采用离心-洗涤-离心的方式反复循环除去杂质元素，反复操作4次，每次离心的时间为15min，离心转速为3000r/min，最后一次离心得到的离心液返回到前期洗涤工序作为洗涤液循环使用，将洗涤后得到的锂离子电池正极材料前驱体干燥后和氢氧化锂进行混锂烧结，先在450°C的氧气氛围下烧5h，待冷却后取出研磨，再在730°C焙烧14h，缓慢冷却到500°C保温2h,最后自然冷却，得到锂离子电池正极材料LiNia 8Co0.!Mn0.汍。
[0043]实施例4:
[0044]—种锂离子电池正极材料的制备方法，其具体制备过程为:按摩尔比N1:Mn = 1:3将氯化镍和氯化锰用去离子水配制镍锰混合盐溶液；碱液(氨水)放入反应釜中，然后通入氩气将镍锰混合盐溶液输入到雾化器中雾化成镍锰混合液气溶胶并通过喷头喷入反应釜内(速率为5L/min)，镍锰混合液气溶胶以气溶胶的形式喷到碱液中，在反应釜中快速发生沉淀反应，控制反应釜中反应体系的pH为9?12、温度为60°C，并搅拌4h，搅拌速度为800r/min，得到锂离子电池正极材料前驱体溶液。
[0045]将锂离子电池正极材料前驱体溶液陈化，陈化后用离心机进行固液分离，采用离心-洗涤-离心的方式反复循环除去杂质元素，反复操作4次，每次离心的时间为15min，离心转速为2000r/min，最后一次得到的离心液返回到前期洗涤工序作为洗涤液循环使用，将洗涤后的得到的锂离子电池正极材料前驱体干燥后和氢氧化锂进行混锂烧结，先在500°C的氧气氛围下烧3h，待冷却后取出研磨，再在800°C焙烧8h，缓慢冷却(缓慢冷却的降温速率为3°C /min)到700°C保温此，，最后自然冷却，得到锂离子电池正极材料LiNiQ.5Mn1.502。
[0046]实施例5:
[0047]一种锂离子电池正极材料的制备方法，其具体制备过程为:将硝酸镍配制成溶液；然后通入氩气将硝酸镍溶液输入到雾化器中雾化成硝酸镍气溶胶并通过喷头喷入反应釜内(速率为100mL/min)，通入氩气将碱液(氨水)输入到雾化器中雾化成碱液气溶胶并通过喷头喷入反应釜内(速率为100mL/min)，硝酸镍气溶胶与碱液气溶胶以气溶胶的形式相互接触，在反应釜中快速发生沉淀反应，控制反应釜中反应体系的pH为11、温度为53°C，并搅拌8h，搅拌速度为1000r/min，得到锂离子电池正极材料前驱体溶液。
[0048]将锂离子电池正极材料前驱体溶液陈化，陈化后用离心机进行固液分离，采用离心-洗涤-离心的方式反复循环除去杂质元素，反复操作8次，每次离心的时间为30min，离心转速为4000r/min，最后一次得到的离心液返回到前期洗涤工序作为洗涤液循环使用，将洗涤后的得到的锂离子电池正极材料前驱体干燥后和氢氧化锂进行混锂烧结，先在650°C的氧气氛围下烧6h，待冷却后取出研磨，再在780°C焙烧10h，缓慢冷却(缓慢冷却的降温速率为5°C /min)到600°C保温3h，最后自然冷却，得到锂离子电池正极材料LiNi02。
【主权项】
1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将过渡金属溶液雾化成气溶胶，得到过渡金属液气溶胶，再用惰性气体将所述过渡金属液气溶胶通过可调节的喷头喷入反应釜内与碱液或碱液气溶胶反应，控制反应釜中反应体系的pH为9?12、温度为50?60°C，并搅拌至沉淀完全，得到锂离子电池正极材料前驱体溶液；所述过渡金属溶液为可溶性钴盐、镍盐和锰盐中的一种或几种的混合液；所述碱液为氢氧化钠溶液、氨水、碳酸钠溶液和氢氧化锂溶液中的一种或几种，所述惰性气体为氮气和氩气的一种或两种，所述过渡金属液气溶胶喷入反应釜的速率为10mL/min?5L/min ； 2)将所述锂离子电池正极材料前驱体溶液陈化，将陈化后的锂离子电池正极材料前驱体溶液进行固液分离、除杂，得到锂离子电池正极材料前驱体； 3)将步骤2)后的锂离子电池正极材料前驱体与锂盐混合后进行预焙烧、退火处理得到所述锂离子电池正极材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中，所述碱液气溶胶是将碱液雾化形成的；碱液气溶胶是利用惰性气体输送并通过可调节的喷头喷入反应釜内，所述惰性气体输送所述碱液气溶胶速率为20mL/min?2L/min，所述惰性气体为氮气和氩气的一种或两种。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中，搅拌的速度为500?1000r/min，揽拌的时间为Ih?8h。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，固液分离为离心，采用离心-洗涤-离心的方式反复循环除去杂质元素，操作3?8次，每次离心的时间为1min?30min，离心转速为300r/min?4000r/min，最后一次离心得到的离心液作为洗涤水循环使用。
5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，预焙烧是在480?600°C的氧气氛围下烧4?6h，待冷却后取出研磨，再在700?930°C焙烧12?16h。
6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，退火处理是先缓慢冷却至500?650°C时保温I?3h，再自然冷却至室温，其中缓冷的降温速率为I?5°C /min。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将过渡金属溶液雾化成气溶胶，得到过渡金属液气溶胶，再用惰性气体将过渡金属液气溶胶通过可调节的喷头喷入反应釜内与碱液或碱液气溶胶反应，控制反应釜中反应体系的pH为9～12、温度为50～60℃，并搅拌至沉淀完全，得到锂离子电池正极材料前驱体溶液；2)将锂离子电池正极材料前驱体溶液陈化、固液分离、除杂，得到锂离子电池正极材料前驱体；3)将锂离子电池正极材料前驱体与锂盐混合后进行预焙烧、退火处理得到所述锂离子电池正极材料。本发明的制备方法通过将反应溶液的状态改变成气溶胶，增大了反应面积，有利于促进反应的快速进行，反应时间短，节约了成本。
【IPC分类】H01M4-525, H01M4-505, H01M10-0525
【公开号】CN104852039
【申请号】CN201510180758
【发明人】李新海, 郑小波, 王志兴, 郭华军, 黄振军, 彭文杰, 胡启阳
【申请人】中南大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月16日