能助剂加入到三维混料机中经过8h混 合均匀得到前驱体，所述的多功能助剂占前驱体总量的质量百分比为3% ;
[0030] c、将均匀混合后的前驱体以0. 8°C . min 1的升温速率升温到200°C后经过高温烧 结即可得到微米级大单晶尖晶石锰酸锂（LiMn2O 4)材料；
[0031] 实施例3:
[0032] a、将硬脂酸铁（(C17H35COO)3Fe)与片状石墨按照99. 5:0. 05的质量比混合均匀得 到多功能助剂；
[0033] b、将Li源（LiCO3)，Mn源（MnO2)以及多功能助剂加入到斜式混料几种经IOh混合 均匀得到前驱体；所述的多功能助剂占前驱体总量的质量百分比为5% ;
[0034] c、将均匀混合后的前驱体以TC . min 1的升温速率升温到200°C后经过高温烧结 即可得到微米级大单晶尖晶石锰酸锂（LiMn2O 4)材料；
[0035] 实施例4 :
[0036] a、将珠光酯酸（C16H33COOH)与片状石墨按照99. 9:0. 01的质量比混合均匀得到多 功能助剂；
[0037] b、将Li源（LiCO3)，Mn源（MnO2)，Ni源（NiO)以及多功能助剂加入到三维混料机 中经6h混合均匀得到前驱体，所述的多功能助剂占前驱体总量的质量百分比为1 % ;
[0038] c、将均匀混合后的前驱体以0. 5°C . min 1的升温速率升温到200°C后经过高温烧 结即可得到微米级大单晶尖晶石镍锰酸锂（LiNia5Mn1 5〇4)材料；
[0039] 实施例5 :
[0040] a、将软脂酸（C15H31COOH)与软脂酸铝（(C15H31COO) 3Al)按照1 :1的质量比加入到片 状石墨中，混合均匀得到多功能助剂，所述的片状石墨占多功能助剂总量的质量百分比为 0. 03% ；
[0041] b、将Li源（LiCO3)，Mn源（MnO2)，Ni源（NiO)以及多功能助剂加入到V型混料机 中经8h混合均匀得到前驱体，所述的多功能助剂占前驱体总量的质量百分比为3% ;
[0042] c、将均匀混合后的前驱体以0. 8°C . min 1的升温速率升温到200°C后经过高温烧 结即可得到微米级大单晶尖晶石镍锰酸锂（LiN ia5Mn1 5〇4)材料；
[0043] 实施例6 :
[0044] a、将硬脂酸（C17H35COOH)与硬脂酸镁（(C17H35COO) 2Mg)按照1 :1的质量比加入到片 状石墨中，混合均匀得到多功能助剂，所述的片状石墨占多功能助剂总量的质量百分比为 0. 05% ；
[0045] b、将Li源（LiCO3)，Mn源（MnO2)，Ni源（NiO)以及多功能助剂加入到斜式混料机 中经IOh混合均匀得到前驱体，所述的多功能助剂占前驱体总量的质量百分比为5% ;
[0046] c、将均匀混合后的前驱体以1°C . min 1的升温速率升温到200°C后经过高温烧结 即可得到微米级大单晶尖晶石镍锰酸锂（LiNia5Mr^ 5O4)材料；
[0047] 对比实施例：
[0048] a、将等同于实施例6中摩尔质量的Li源（LiCO3)，Mn源（MnO2)，Ni源（NiO)以及 掺杂离子Mg源（MgO)加入到斜式混料机中经IOh混合均匀得到前驱体；
[0049] b、将均匀混合后的前驱体以rc . min 1的升温速率升温到200°C后经过高温烧结 即可得到尖晶石镍锰酸锂（LiNia5Mr^ 5O4)材料；
[0050] 如下表1所示：表1给出实施例6与对比实施例中得到的前驱体粒度分布，结果 显示加入多功能助剂后的实施例6前驱体粒度更小（D50 = 5. 79 μ m)，且粒度分布更加均 勾（Dmax = 38. 54 μπι);而对比实施例未加入多功能助剂制备的前驱体粒度更大（D50 = 7. 46 μ m)，且粒度分布范围更广（Dmxa = 84. 35 μ m);表明本发明的多功能助剂能够有效提 高前驱体的粒度分布均匀性。
[0051] 表1.实施例6与对比实施例前驱体粒度分布
[0053] 如图1、2所示：对实施例6和对比实施例中的前驱体经过同样的条件进行烧结，经 检测，实施例6中制备的Mg掺杂镍锰酸锂（LiNia5MnuO4)XRD图中特征衍射峰与高结晶度 的立方尖晶石结构特征衍射峰（JCPDS No. 80-2162)基本吻合，表明合成的材料具有较好的 尖晶石结构，杂质较少；SEM照片显示晶体呈现规则的八面体结构，颗粒大小均匀，皆由3~ 5 μπι的八面体晶粒组成。而对比实施例中制备的Mg掺杂镍锰酸锂（LiNia5MnuO4)XRD图 中存在一定的LixNi1 x0的杂质峰；SEM照片中晶体八面体形貌不完整，有一定的111晶面缺 失，同时晶体颗粒大小不一，存在一定量的小颗粒。造成对比实施例杂质峰以及晶粒形貌不 完整的原因可能为前驱体制备阶段原料混合不均匀，进而反应未能按照化学计量比进行。 [0054] 以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种无溶剂固相法合成锂电池正极材料的方法，其特征在于：包括如下步骤： a、 将固态高烃脂肪酸和/或固态高烃脂肪酸盐以及片状石墨混合均匀得到多功能助 剂； b、 将制备得到的多功能助剂与锂电池正极原料一起加入到混料设备中经一定时间混 合均匀制得前驱体； c、 对混合均匀后的前驱体进行热处理后再经过高温烧结即可得到锂电池正极材料。2. 根据权利要求1所述的一种无溶剂固相法合成锂电池正极材料的方法，其特征在 于：所述多功能助剂中片状石墨的含量为〇.Ol~〇. 05% (质量百分比）。3. 根据权利要求1所述的一种无溶剂固相法合成锂电池正极材料的制备方法，其特征 在于：所述的固态高烃脂肪酸为C15H31C00H、C16H33C00H、C17H35COOH中的一种或几种；所述的 高烃脂肪酸盐为固态高烃脂肪酸的Cu盐，Mg盐，Fe盐，Al盐，Pb盐，Co盐，Cr盐，Ti盐中 的一种或几种。4. 根据权利要求1所述的一种无溶剂固相法合成锂电池正极材料的方法，其特征在 于：所述前驱体混料阶段加入的多功能助剂占前驱体总量的1~5% (质量百分比）。5. 根据权利要求1所述的一种无溶剂固相法合成锂电池正极材料的方法，其特征在 于：所述前驱体混料设备选用三维混料机，V型混料机，斜式混料机中的一种；所述前驱体 原料混合时间为3~8h。6. 根据权利要求1所述的一种无溶剂固相法合成锂电池正极材料的方法，其特征在 于：所述的热处理的温度<200°C的范围内升温速率在0. 5~1°C.mini。7. 根据权利要求1-6任意一项所述的一种无溶剂固相法合成锂电池正极材料的方 法，其特征在于：所述的合成方法适用于有氧烧结的锂电池正极材料的制备，包括微米级 LiMn204、微米级LiNi0.5Mni.50 4以及Li(NixMnyC〇1xy)02。
【专利摘要】本发明涉及一种无溶剂固相法合成锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：将固态高烃脂肪酸和/或固态高烃脂肪酸盐以及片状石墨混合均匀得到多功能助剂；将多功能助剂与原料一起加入到混料设备中制得前驱体；对前驱体进行热处理后高温烧结即可。通过在混料阶段加入主成分为固态高烃脂肪酸和/或固态高烃脂肪酸盐的多功能助剂，高烃脂肪酸根的润滑作用解决了原料多元化分散困难的问题，高烃脂肪酸盐携带的金属离子亦可在混料过程中均匀分散在前驱体中作为体相掺杂的掺杂离子来源，最后高烃脂肪酸根高温分解可产气，提高了前驱体蓬松程度减缓了板结，进而在烧结过程中降低了氧缺陷的产生，制得的锂电池正极材料具有缺陷少，电化学性能优异等特点。
【IPC分类】H01M4/62, H01M10/0525
【公开号】CN105206840
【申请号】CN201510512079
【发明人】汪涛, 彭文, 王启岁
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月18日