一種粒度可控的球型正極材料及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域中電池正極材料的制備方法，尤其設(shè)及一種粒度可控的球型 正極材料及其合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著研究的不斷深入，裡離子電池性能逐漸提高，成本逐漸降低，其應(yīng)用領(lǐng)域也在 不斷的擴展，現(xiàn)階段的主要應(yīng)用領(lǐng)域為便攜式電子設(shè)備和動力裝置，如掌上電腦、手機、全 球定位系統(tǒng)設(shè)備、零排放汽車W及數(shù)碼相機等。目前國家正在大力推動汽車工業(yè)的發(fā)展，但 是日益枯竭的化石能源嚴(yán)重的阻礙了汽車工業(yè)的發(fā)展，發(fā)展電動汽車已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā) 展的必然途徑，與之相應(yīng)的動力汽車用裡離子電池的發(fā)展就顯得尤其重要。
[000引正極材料Li化0.8Co0.iMn0.i02憑借200mAh/g的高放電質(zhì)量比容量，成為40公里 級混合動力車的理想電池正極材料之一，但是目前合成的材料存在粒度均較大，且球形度 欠佳、循環(huán)性能差的問題。
[0004]本發(fā)明使用氨氧化物共沉淀法合成了Ni〇.8Co〇.iMn〇.i(OH)2前驅(qū)體，通過改變轉(zhuǎn) 速、底液濃度、攬拌方式W及燒結(jié)工藝，合成的儀鉆儘S元LiNio.sCoo.iMno.i化成品，粒度小、 球形度好、循環(huán)性能佳，解決了目前粒度大，球形度欠佳、循環(huán)性能差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的是通過改變前驅(qū)體合成工藝和燒結(jié)工藝合成粒度小、球形度好、循 環(huán)性能佳的儀鉆儘S元LiNi0.8Co0.iMn0.i02正極材料。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下： 一種粒度可控的球型正極材料及其合成方法，其特征是，具體制備工藝如下： (1) 母液激活 通過氣流量控制一定化學(xué)計量比的儀鹽、鉆鹽、儘鹽的流速，使儀鹽、鉆鹽、儘鹽定量流 入環(huán)形軌道B中，同時依次流入定量成形液C和生長液D，環(huán)形軌道循環(huán)一周為一周期，循環(huán) 一周期后的溶液進入里層反應(yīng)器A中，獲得的粒度可控的懸濁液作為母液； (2) 動力混料 CD通過環(huán)形軌道預(yù)通氮氣，排出球型反應(yīng)器中空氣； 擅W上述注入反應(yīng)器A中的激活母液為基準(zhǔn)； 通過氣流量控制化學(xué)計量比的儀鹽、鉆鹽、儘鹽流速注入環(huán)形軌道B中，同時依次流 入定量成形液C和生長液D，環(huán)形軌道循環(huán)一周為一周期，循環(huán)一周期后的溶液進入里層反 應(yīng)器A中，依次循環(huán)周期，并控制pH值； 這)在反應(yīng)過程中，通過齒輪咬合，梯度改變球型動力反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)速率，控制混料速度； 魯反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物取出水洗多次，然后再放入真空干燥箱，將產(chǎn)物烘干，得到儀鉆 儘=元前驅(qū)體； ?所得前驅(qū)體與一定量的裡源攬拌混合、化合干燥，待燒； (3)活化燒結(jié) 根據(jù)各化合物的反應(yīng)溫度，依據(jù)公式，活化燒結(jié)。
[0007] 一種粒度可控的球型正極材料及其合成方法，所述球型正極材料為儀鉆儘=元正 極材料，通式為LiNio.sCoo.iMno.1〇2。
[0008] 步驟(1)所述母液激活方法為金屬鹽、成型液、生長液順次加入，周期循環(huán)，粒度可 控1-4皿，粒度與濃度關(guān)系W公式c=l/( 13+104/x)為依據(jù)，C代表濃度，X代表粒度。
[0009] 步驟(1)所述動力混料裝置球型反應(yīng)器A中球體內(nèi)側(cè)有孔型擋板。
[0010] 步驟(2)所述梯度改變球型動力反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)速率為先快速，再慢速，再降速的攬拌 方式;所述梯度改變球型動力反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)速率為l〇〇〇r/min-2000r/min，慢速攬拌速度為 SOOr/min-lOOOr/min，再降速為 200;r/min-500;r/min。
[0011] 步驟(2)所述動力旋轉(zhuǎn)方式為齒輪咬合。
[0012]步驟(3)所述活化燒結(jié)方式為根據(jù)公式:T3=1.2T2= 1.5T1，T1為一次燒結(jié)溫度，T2 為二次燒結(jié)溫度，T3為=次燒結(jié)溫度。
[0013] 步驟(2)所述儀鹽硫酸儀、硝酸儀和氯化儀中的至少一種;所述鉆鹽為硫酸鉆、硝 酸鉆和氯化鉆中的至少一種;所述儘鹽為硝酸儘和硫酸儘中的至少一種;裡鹽為氨氧化裡、 乙酸裡、草酸裡和碳酸裡中的至少一種。
[0014] 本發(fā)明方法制得的儀鉆儘；元^化0.8(：00.施0.1〇2正極材料粒度小、球形度好、循 環(huán)性能佳，同時本發(fā)明操作簡單，安全性好，對環(huán)境無污染，價格低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[001引圖1為實施例1中LiNi0.8Co0.iMn0.i02的首次充放電曲線，0.2C首次放電比容量為 200.2mAh/g，容量保持率為 100.10/0; 圖2為實施例1中LiNio.sCoo.iMno.i化的循環(huán)性能曲線，IC循環(huán)100周，放電容量保持率為 90.9%； 圖3為實施例1中LiNi0.8Co0.iMn0.i02的沈M圖片； 圖4為動力混料裝置。
【具體實施方式】
[0016] 實施例1 (1)母液激活 通過氣流量控制按照化學(xué)計量比8:1:1稱取硫酸儀、硫酸鉆和硫酸儘配成的2mol/L溶 液的流速，使硫酸儀、硫酸鉆和硫酸儘定量流入環(huán)形軌道B中，同時依次流入定量成形液C和 生長液D，控制抑=11，環(huán)形軌道循環(huán)一周為一周期30min，循環(huán)一周期后的溶液進入里層反 應(yīng)器A中，獲得的粒度3微米的懸濁液作為母液。
[0017] (2)動力混料 ①通過環(huán)形軌道預(yù)通氮氣，排出球型反應(yīng)器中空氣； 風(fēng)W上述注入反應(yīng)器A中的激活母液為基準(zhǔn)； 感通過氣流量控制化學(xué)計量比8:1:1的硫酸儀、硫酸鉆和硫酸儘流速注入環(huán)形軌道B中，同時依次流入定量成形液C和生長液D，環(huán)形軌道循環(huán)一周為一周期30min，循環(huán)一周期 后的溶液進入里層反應(yīng)器A中，依次循環(huán)周期，并控制pH值為12; 敏在反應(yīng)過程中，通過齒輪咬合，梯度改變球型動力反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)速率，控制混料速度 為 1800;r/min-2h-1000;r/min-5h-450;r/min-10h; 壞反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物取出水洗9次，然后再放入真空干燥箱120°C-1化，得到儀鉆儘 =元前驅(qū)體； 風(fēng)所得前驅(qū)體與1.05倍的碳酸裡攬拌混合、化合干燥，待燒。
[0018] (3)活化燒結(jié) 466°C-4h-583°C-6h-700°C得儀鉆儘S元LiNio.沁 〇〇.iMno.1〇2正極材料。
[0019] 通過上述工藝制得的儀鉆儘；元^化〇.8(：0〇.恤〇.1〇2正極材料粒度可控，由附圖3 可W看出本材料球形度好。同時采用附圖4所示動力混料裝置，循環(huán)周期短，簡單易操作。所 審恪