；
[0024]图4为本发明实施例1中经两段处理的LiCoO2纳米颗粒的0.1C首次充放电并循环5次的实验结果；
[0025]图5为本发明实施例1中经两段处理的LiCoO2纳米颗粒在0.2C倍率下循环30次充放电实验循环曲线；
[0026]图6为本发明实施例2中LiNia 5Mn1.504m米粉末SEM照片；
[0027]图7a为本发明实施例3中LiNi1/3Mn1/3Co1/302纳米粉末的SEM照片；
[0028]图7b为图5所示LiNi1/3Mn1/3Co1/302纳米粉末的SEM放大图。
[0029]【具体实施方式】以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0030]实施例1
[0031]参照附图1，制备1^&)02纳米粉体，首先将市售的(平均粒度为>5 ym)的0)0)3粉末和1^20)3粉末按照L1: Co比为1:1的摩尔比分别计量，按照球料比15:1进行配料，装入球磨罐内，球磨罐为玛瑙，磨球为二氧化锆材质，在球磨罐内加入粉末质量百分比为0.5%球磨助剂(醇与低分子量聚合物的混合物)后，在行星式球磨机中对混合物进行高能球磨处理10h，球磨机的转速为300?400r/min，将粒度在纳米级的球磨产物在干燥箱内干燥处理后，放入煅烧炉内进行固相热分解-扩散反应得到LiCo02m米粉体，反应温度为600°C，反应时间为3h ;将低温处理后的粉末在900°C下煅烧lh，随炉冷却，粉碎处理后得到所需产品O
[0032]制备LiCO02m米粉体用于锂离子电池正极，参照图4，首次放电比容量达到151.5mAh/g，充放电效率为92.79% ;第5次循环后放电比容量达到149.1mAh/g，充放电效率为99.66%。参照图5，本样品经30次循环后，经过30次循环后，容量保持率仍保持在99%以上。
[0033]实施例2
[0034]参照附图6，制备LiNia5Mnh5O4纳米粉体，首先将市售的(平均粒度为>5 ym)的MnCO3.NiCO3粉末和Li 20)3粉末按照L1:N1:Mn比为2:1:3的摩尔比分别计量，按照球料比15:1进行配料，装入球磨罐内，对混合物进行高能球磨处理10h，球磨罐为玛瑙，磨球为二氧化锆材质，在球磨罐内加入粉末质量百分比为1%的球磨助剂；将球磨产物在干燥箱内干燥处理后，放入煅烧炉内进行固相热分解-扩散反应合成，反应温度为700°C，反应时间为5h。将低温处理后的粉末在900°C下煅烧lh，随炉冷却，粉碎处理后得到所需产品。
[0035]实施例3
[0036]参照附图7a和7b，制备LiNi1/3Mn1/3Co1/302纳米粉体，首先将市售的(平均粒度为>5 μ m)的MnCO3、NiCO3' CoCO3粉末和Li 20)3粉末按照L1: N1: Mn比为3.1:1:1的摩尔比分别计量，按照球料比15:1进行配料，装入球磨罐内，球磨罐为玛瑙，磨球为二氧化锆材质，在球磨罐内加入粉末质量百分比为I %的球磨助剂，对混合物进行高能球磨处理10h，将球磨产物在干燥箱内干燥处理后，放入煅烧炉内进行固相热分解-扩散反应合成，反应温度为700°C，反应时间为7小时，将低温处理后的粉末在950°C下煅烧3小时，随炉冷却，粉碎处理后得到所需产品。
【主权项】
1.通过强化固相反应合成锂离子电池正极纳米粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)原料粉末的纳米化活化处理:以市售的L1、Co、N1、Mn碳酸盐粗粉为原料，按合成产物的成分要求进行配比，在行星式高能球磨机中对已配比好的混合粉末进行球磨处理，加入高效球磨助剂，球磨时间为5?20h ; (2)合成目标产物化合物纳米粉末:将步骤(I)中得到的纳米级活性碳酸盐混合粉末用烧舟放入电阻加热炉内，在流动的空气中进行快速热分解和固相扩散反应，合成过程的反应温度控制在600?700°C，反应时间为3?5h，得到纳米级LiCo02、LiNi0.5MnL504,LiNi1/3Mn1/3Co1/302粉末； (3)合成产物的晶格完整化处理:将步骤(2)所得合成产物纳米粉末在900?1000°C内退火处理I?3h，利用纳米粒子特有的扩散速率快的特点使其晶格完整化并形成高温相，得到晶格、粉末粒度及颗粒形貌均理想的纳米、亚微米粉末；对于LiCoO2粉末，利用这种高温煅烧处理可形成高温相。2.根据权利要求1所述的通过强化固相反应合成锂离子电池正极纳米粉体的方法，其特征在于，所述球磨助剂为醇和低分子量聚合物的混合物，加入量为粉末原料质量百分比的 0.5%?1.5%.3.根据权利要求1所述的通过强化固相反应合成锂离子电池正极纳米粉体的方法，其特征在于，所述步骤(I)中，高能球磨处理时的球料比为15:1。4.根据权利要求1所述的通过强化固相反应合成锂离子电池正极纳米粉体的方法，其特征在于，制备LiCo02m米粉体，反应前驱体碳酸盐粉末按照L1:Co为1:1的摩尔比计量。5.根据权利要求1所述的通过强化固相反应合成锂离子电池正极纳米粉体的方法，其特征在于，制备LiNitl.SMn1^O4纳米粉体时，L1、N1、Mn碳酸盐粉末按照L1:N1:Mn = 2:1:3?.2.1:1:3的摩尔比计量。6.根据权利要求1或2所述的通过强化固相反应合成锂离子电池正极纳米粉体的方法，其特征在于，制备LiNiv3MnljZ3ColjZ3O2纳米粉体，Mn、N1、Co和Li碳酸盐粉末按照L1:N1:Mn:Co比为3:1:1:1?3.1:1:1:1的摩尔比分别计量。
【专利摘要】通过强化固相反应合成锂离子电池正极纳米粉体的方法，包括以下步骤：(1)原料粉末的纳米化处理；(2)合成目标产物化合物纳米粉末；(3)合成产物的晶格完整化处理。本发明采用常规的碳酸盐粗粉为原料，通过强化固相热分解及扩散反应过程直接并快速合成纳米粉末；生产工艺简单、周期短、效率高、能耗低、无污染能；适合于连续化生产,固相反应过程彻底,粉末粒度细,成分及粒度均匀，且合成产物不需要后续的粉碎处理；粉末的晶格完整，表现出良好的电化学性能。
【IPC分类】H01M4/1391, H01M10/0525
【公开号】CN104979529
【申请号】CN201510304798
【发明人】严红革, 陈吉华, 阳轩野, 贺茂, 徐枫, 张正富, 黄彪
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月4日