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電極材料及其制備方法

文檔序號(hào):7058606閱讀:202來(lái)源:國(guó)知局
電極材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種摻雜Cu的LiCo1-xCuxO2鋰離子電池正極材料及其制備方法。它是采用共沉淀法制備工藝,以LiNO3、Co(NO3)2和CuCl2為原料按1:(1-x):x的摩爾比例溶解在乙醇溶液里,再將溶液以1滴/秒的速度滴加到NaOH乙醇溶液中,待充分反應(yīng)不再產(chǎn)生沉淀時(shí),過(guò)濾分離出沉淀;將分離出的沉淀攤開(kāi)并在80℃干燥10h,再置于空氣中在400-800℃煅燒,最后研磨即得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明具有量比可精確控制、產(chǎn)物純度高、煅燒溫度較低,合成產(chǎn)物組分均勻、條件容易控制,操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】 —種摻雜Cu的LiCOl_xCux02電極材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法,特別涉及一種層狀三元過(guò)渡金屬氧化物復(fù)合電極材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在自然界中,鋰元素是最輕的金屬,它的原子量為6.94g/mol,P =0.53g/cm3,電化學(xué)當(dāng)量最小,為0.26 8~11_1,標(biāo)準(zhǔn)電極電位最負(fù),為-3.045 V,鋰元素的這些特點(diǎn)決定了它是一種具有很高比能量的材料,鋰離子電池就是利用鋰元素的這一特性,鋰離子電池是一種充電電池,主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中,Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌,充電池時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞,但隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)鋰離子電池的性能也提出了更高的要求。
[0003]材料的選擇是影響鋰離子電池性能的第一要素。從材料角度來(lái)看,材料的循環(huán)性能因素將制約鋰電池的進(jìn)一步發(fā)展,在電池的循環(huán)過(guò)程中,一方面可能是在循環(huán)過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)變化過(guò)快從而無(wú)法繼續(xù)完成嵌鋰脫鋰,一方面可能是由于活性物質(zhì)與對(duì)應(yīng)電解液無(wú)法生成致密均勻的SEI膜造成活性物質(zhì)與電解液過(guò)早發(fā)生副反應(yīng)而使電解液過(guò)快消耗進(jìn)而影響循環(huán)。因此開(kāi)發(fā)高性能電極材料是提高電池性能的關(guān)鍵。
[0004]目前常見(jiàn)的鋰離子電池正極材料主要有層狀結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰和橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰。商業(yè)化的鋰離子電池主要采用LiC0Odt為正極材料,LiCoO2存在安全性和耐過(guò)充性問(wèn)題,Co屬于稀有資源,價(jià)格昂貴,且金屬鈷容易對(duì)環(huán)境造成污染,其發(fā)展空間受到限制,在很大程度上減少了鉆系鋰離子電池的使用范圍,因此綜合利用鈷酸鋰良好的循環(huán)性能等特點(diǎn),充分借助分子水平混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成多元素協(xié)同的復(fù)合嵌鋰氧化物,可以降低電極材料Co的含量,并且采用金屬元素?fù)诫s,能對(duì)LiCoO2的晶格結(jié)構(gòu)起到一定的支撐和穩(wěn)定作用,有效抑制晶胞結(jié)構(gòu)在充放電過(guò)程中的相變和塌陷,以達(dá)到提高材料的安全、循環(huán)性能和放電平臺(tái)的目的,因此摻雜Cu的LiCOl_xCUx02電極材料具有較好發(fā)展前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)這一目的,本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
采用共沉淀法法制備摻雜Cu的LiCcvxCuxO2電極材料。
[0007]一種摻雜Cu的LiCcvxCuxO2電極材料制備方法,包括如下步驟:
(1)以LiNO3、Co (NO3)2和CuCl2S原料按1: (l_x):x的摩爾比溶解在乙醇溶液里,并不停搖勻;
⑵取適量NaOH固體粉末溶解在另一份乙醇溶液里,并不停搖勻;
(3)將⑴中所配的溶液以I滴/秒的速度滴加到⑵中的NaOH乙醇溶液中,并不斷攪拌使反應(yīng)充分;
(4)待⑶中溶液不在產(chǎn)生沉淀時(shí),停止滴入;
(5)靜止一段時(shí)間,把⑷中的溶液通過(guò)過(guò)濾分離出沉淀;
(6)將(5)中分離出的沉淀攤開(kāi)并在80°C干燥1h;
(7)再把(6)中干燥后沉淀置于空氣中在400-800°C煅燒;
(8)將煅燒后所得固體研磨即得到最終產(chǎn)品。
[0008]本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和特性;
⑴量比可精確控制,產(chǎn)物純度高;
⑵所得前驅(qū)體粒徑小,并且混合均勻;
⑶煅燒溫度較低,合成產(chǎn)物組分均勻;
⑷重現(xiàn)性好,條件容易控制,操作簡(jiǎn)單。

【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施例一:
分別取一定量的LiNO3' Co(NO3)2和CuCl2粉末,按1:0.3:0.7的摩爾比溶解在乙醇溶液里,配制成含金屬離子濃度為3mol/L的溶液;另取適量NaOH固體粉末溶解在另一份乙醇溶液里,配成3mol/L的NaOH乙醇溶液,再把所配的離子溶液以I滴/秒的速度滴加到NaOH乙醇溶液中,并不斷攪拌使反應(yīng)充分,攪拌速度為60r/min ;待溶液不在產(chǎn)生沉淀時(shí),停止滴入并靜止一段時(shí)間,把溶液過(guò)濾分離出沉淀,分離出的沉淀攤開(kāi)并在80°C干燥10h,干燥后再置于空氣中在400°C煅燒;將煅燒后所得固體研磨即得到最終產(chǎn)品。
[0010]實(shí)施例二:
分別取一定量的LiNO3' Co(NO3)2和CuCl2粉末,按1:0.5:0.5的摩爾比溶解在乙醇溶液里,配制成含金屬離子濃度為3mol/L的溶液;另取適量NaOH固體粉末溶解在另一份乙醇溶液里,配成3mol/L的NaOH乙醇溶液,再把所配的離子溶液以I滴/秒的速度滴加到NaOH乙醇溶液中,并不斷攪拌使反應(yīng)充分,攪拌速度為80r/min ;待溶液不在產(chǎn)生沉淀時(shí),停止滴入并靜止一段時(shí)間,把溶液過(guò)濾分離出沉淀,分離出的沉淀攤開(kāi)并在80°C干燥10h,干燥后再置于空氣中在600°C煅燒;將煅燒后所得固體研磨即得到最終產(chǎn)品。
[0011]實(shí)施例三:
分別取一定量的LiNO3' Co(NO3)2和CuCl2粉末,按1:0.7:0.3的摩爾比溶解在乙醇溶液里,配制成含金屬離子濃度為3mol/L的溶液;另取適量NaOH固體粉末溶解在另一份乙醇溶液里,配成3mol/L的NaOH乙醇溶液,再把所配的離子溶液以I滴/秒的速度滴加到NaOH乙醇溶液中,并不斷攪拌使反應(yīng)充分,攪拌速度為100r/min ;待溶液不在產(chǎn)生沉淀時(shí),停止滴入并靜止一段時(shí)間,把溶液過(guò)濾分離出沉淀,分離出的沉淀攤開(kāi)并在80°C干燥10h,干燥后再置于空氣中在800°C煅燒;將煅燒后所得固體研磨即得到最終產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種摻雜Cu的LiCcvxCuxO2電極材料的制備方法,其特征在于,該制備方法按以下步驟進(jìn)行: (1)以LiNO3、Co (NO3)2和CuCl2S原料按1: (l_x):x的摩爾比溶解在乙醇溶液里,并不停搖勻; ⑵取適量NaOH固體粉末溶解在另一份乙醇溶液里,并不停搖勻; (3)將⑴中所配的溶液以I滴/秒的速度滴加到⑵中的NaOH乙醇溶液中,并不斷攪拌使反應(yīng)充分; (4)待⑶中溶液不在產(chǎn)生沉淀時(shí),停止滴入; (5)靜止一段時(shí)間,把⑷中的溶液通過(guò)過(guò)濾分離出沉淀; (6)將(5)中分離出的沉淀攤開(kāi)在80°C干燥10h。
2.(7)再把(6)中干燥后的沉淀置于空氣中煅燒; (8)將煅燒后所得固體研磨即得到最終產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻雜Cu的LiCcvxCuxO2電極材料制備方法,其特征在于,在步驟⑴中的X值范圍為0.3彡X彡0.7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻雜Cu的LiCcvxCuxO2電極材料制備方法,其特征在于,在步驟⑶中所采用攪拌方式是機(jī)械攪拌,攪拌速度為60-100 r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻雜Cu的LiCcvxCuxO2電極材料制備方法,其特征在于,在步驟(7)中所煅燒溫度控制在400-800°C范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H01M4/1391GK104269519SQ201410481195
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月20日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:陳虹
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