欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2012104189831
申请人: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种制备富锂锰基正极材料Li[LixNiaMnbM1-a-b-x]O2的方法,其特征在于,包括以下步骤:(a)提供前体混合溶液,所述的前体混合溶液含有(i)锂化合物、镍化合物和锰化合物,和任选的(i i)钛化合物、铁化合物、钴化合物或其组合;

(b)向所述的前体混合溶液中加入用于形成预凝物的络合剂以及催化剂和表面活性剂,从而形成预凝物;其中,所述的络合剂含有间苯二酚和甲醛,所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵;

(c)将所述的预凝物经过煅烧后,得到富锂锰基的正极材料Li[LixNiaMnbM1-a-b-x]O2,式中,M=Ti,Fe,Co,或其组合;0<x≤0.4,0

且所述的富锂锰基正极材料的XRD衍射图谱具有α-NaFeO2层状结构,并在20°~

25°之间出现富锂材料的主要特征峰。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(a)中,所述的前体混合溶液以锂、镍、锰、M元素的摩尔比例为(1+x):a:b:(1-a-b-x)加入溶剂溶解形成,其中,所述的M元素即钛、铁、钴或其组合。

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的锂化合物包括乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂、碳酸锂或氢氧化锂。

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的镍化合物包括乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍。

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的锰化合物包括乙酸锰、硝酸锰或硫酸锰。

6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的钛化合物包括钛酸丁酯、四氯化钛、三氯化钛。

7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的铁化合物包括乙酸铁、硝酸铁、硫酸铁、草酸铁。

8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的钴化合物包括乙酸钴、硝酸钴或硫酸钴。

9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的十六烷基三甲基溴化铵,其物质的量与金属离子总量的比为1:20~1:50其中,金属离子总量为以前体混合溶液中以锂、镍、锰、M元素的摩尔数的总量计,所述的M元素即钛、铁、钴或其组合。

10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的催化剂为碱性催化剂或酸性催化剂,通过催化剂调节pH值在3~10的范围内。

11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述的碱性催化剂选自氨水、氢氧化锂或其组合物,其用量为调节溶液pH在6.0~10.0的范围内即可。

12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,所述的酸性催化剂选自硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸、乙二酸、酒石酸或其组合物,其用量为调节溶液pH在3.0~6.0的范围内即可。

13.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的间苯二酚、甲醛和金属离子的总量的摩尔比满足下式:间苯二酚:甲醛=1:2,间苯二酚:金属离子总量=0.5~5:1;

其中,金属离子总量为以前体混合溶液中以锂、镍、锰、M元素的摩尔数的总量计,所述M元素为即钛、铁、钴或其组合。

14.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(b)中的反应的时间为2~120小时,反应温度为50~200℃。

15.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(c)中的煅烧为两步煅烧,其中,预烧温度为300~500℃,预烧时间为1~20小时。

16.如权利要求15所述的方法,其特征在于,二次煅烧的温度为600~1200℃,二次煅烧的时间为10~30小时。

17.一种富锂锰基正极材料,其特征在于,所述正极材料为根据权利要求1所述方法制得的多孔隧道结构的富锂锰基材料,分子式为Li[LixNiaMnbM1-a-b-x]O2,其中,M=Ti,Fe,Co,或其组合;0<x≤0.2,0

18.如权利要求17所述的富锂锰基正极材料,其特征在于,所述的正极材料的首次放电比容量至少为280mAh/g。

19.一种用于制备权利要求17所述的富锂锰基正极材料的预凝物,其特征在于,所述的预凝物包括所述络合剂形成的高分子聚合物骨架以及嵌合在高分子聚合物骨架中的金属离子,且所述的预凝物通过以下方法制备:(i)将锂化合物、镍化合物、锰化合物,和M元素化合物,按(1+x):a:b:(1-a-b-x)的摩尔比与去离子水混合并搅拌形成混合溶液;其中,所述的锂化合物包括乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂、碳酸锂或氢氧化锂;

(i i)向所述的混合溶液中加入用于形成预凝物的络合剂以及催化剂、表面活性剂,并进行干燥;

其中,所述的络合剂含有间苯二酚和甲醛;其中间苯二酚:甲醛的摩尔比=1:2,间苯二酚:金属离子总量的摩尔比=0.5~5:1;

其中,所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵,其物质的量与金属离子总量的摩尔比为1:20~1:50;

所述金属离子总量为以前体混合溶液中以锂、镍、锰、M元素的摩尔数的总量计,所述M元素化合物其即钛、铁、钴或其组合。

20.如权利要求19所述的预凝物,其特征在于,所述的镍化合物包括乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍。

21.如权利要求19所述的预凝物,其特征在于,所述的锰化合物包括乙酸锰、硝酸锰或硫酸锰。

22.如权利要求19所述的预凝物,其特征在于,所述的钛化合物包括钛酸丁酯、四氯化钛、三氯化钛。

23.如权利要求19所述的预凝物,其特征在于,所述的铁化合物包括乙酸铁、硝酸铁、硫酸铁、草酸铁。

24.如权利要求19所述的预凝物,其特征在于,所述的钴化合物包括乙酸钴、硝酸钴或硫酸钴。

25.如权利要求19所述的预凝物,其特征在于,所述的催化剂为碱性催化剂或酸性催化剂,通过催化剂调节pH值在3.0~10.0的范围内。

26.如权利要求25所述的预凝物,其特征在于,所述的碱性催化剂选自氨水、氢氧化锂或其组合,其用量为调节溶液pH在6.0~10.0的范围内即可。

27.如权利要求19所述的预凝物,其特征在于,所述的酸性催化剂选自硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸、乙二酸、酒石酸或其组合,其用量为调节溶液pH在3.0~6.0的范围内即可。

28.如权利要求19所述的预凝物,其特征在于,步骤(i i)的化学反应的时间为2~

120小时,温度为50~200℃。

29.一种制备富锂锰基正极材料的方法,其特征在于,对权利要求19中的预凝物进行煅烧,从而形成富锂锰基正极材料Li[LixNiaMnbM1-a-b-x]O2,式中,M=Ti,Fe,Co,或其组合;0<x≤0.4,0

30.一种锂离子电池正极,其特征在于,所述正极含有权利要求17所述的富锂锰基正极材料、导电剂、粘结剂聚偏氟乙烯,其中导电剂为导电碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管。

31.一种二次电池,其特征在于,所述的二次电池包含权利要求17所述富锂锰基正极材料、负极材料、隔膜、电解液和外壳。

32.一种如权利要求17所述的富锂锰基正极材料的用途,其特征在于,用作制备锂离子二次电池正极材料的活性物质。