一種鋰離子正極材料LiNiO2/C的合成方法，其特征在于包括以下步驟：1）將一氧化鎳和有機碳源加水混合，球磨處理后噴霧造粒，得到的粉體在惰性氣氛中預處理，得到碳包覆一氧化鎳粉體；2）將鋰源溶于水中，加入步驟1）得到的一氧化鎳粉體，然后球磨處理后噴霧造粒，得到干燥粉體；3）將步驟2）得到的干燥粉體在惰性氣氛中處理，再進行高溫熱處理，經過氣流分級即得到鋰離子正極材料LiNiO2/C。通過對一氧化鎳首先進行碳包覆，避免后期因高溫處理導致鎳酸鋰的團聚，防止鎳酸鋰晶粒生產過大，提高材料的導電性能，提升鎳酸鋰的循環穩定性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池正極材料，尤其是涉及采用碳包覆一氧化鎳工藝所制備的 一種鋰離子正極材料LiNi02/C的合成方法。
技術介紹
目前隨著全球性石油資源緊缺與氣候環境的不斷惡化，人類社會發展面臨著嚴峻 的挑戰。發展清潔節能的新能源汽車受到世界各國的高度重視。新能源汽車的發展，關鍵 在其動力電源。鋰離子電池具有能量密度大、自放電小、無記憶效應、工作電壓范圍寬、使用 壽命長、無環境污染等優點，是目前新能源汽車主要的動力電源。而鋰離子電池關鍵電極材 料是電池性能的最終決定性因素，其中正極材料對鋰離子電池性能的提高起著至關重要的 作用。因此，開發高性能、廉價的正極材料對促進新能源汽車及相關新興產業的發展具有重 要的意義。 正極材料是影響鋰離子電池的能量密度、比能量、壽命等性能的最為關鍵的因素 之一。在現有的正極材料中，層狀結構正極材料依然是主流。第一代層狀材料LiNiO 2的電 化學穩定性好，循環性能優異，但容量僅為其理論容量的50%，且存在著資源和安全性等重 大問題；LiNi02比容量最高，但合成困難，并存在較大的安全隱患；LiMnO 2熱穩定性良好 且價格便宜，但是充放電過程中的明顯相變導致其循環穩定性很差。多元層狀正極材料、 如LiNil/3Nil/3Mnl/3 02, LiNiO. 8A10. 202,綜合了現有層狀結構材料的優勢，達到了 160 mAg/g的比能量，但是材料中的高Ni、Ni含量仍然存在成本、資源等問題，安全性、也是該 材料致命的缺點。尖晶石型的LiMn204因為高安全性、廉價而受到動力電池的親昧，已得到 商業化的應用，但是相對低的比能量或比功率成為這二個材料最致命的缺點，阻礙了這二 個材料的應用領域。 鎳酸鋰作為二次鋰離子電池正極材料的候選材料之一，被認為最有前途的鋰離子 二次電池正極材料，采用鎳鋰氧氧系正極材料，鋰離子二次電池的成本將比鋰鈷氧系有較 大的降低。但是，目前LiNiO2S用受到諸多不利因素的限制，主要包括：化學計量的LiNiO 2 難于合成，合成條件的微小變化會導致非化學計量的1^附02生產：非化學計量的LiNiO 2由 于鋰、鎳原子層內原子位置的互換使電化學性能惡化，比容量顯著下降；首次循環約有20% 的不可逆容量；熱穩定性差，不耐過沖等。所有這些都與其自身的晶體結構密切相關，而晶 體結構又與制備方法及工藝密切相關。因此，對常規鎳酸鋰進行改性處理，從而提升LiNiO 2 正極材料容量的發揮，是提高材料性能的最有效的方法之一。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供工藝路線簡單，適用于大規模工業生產，采用碳包覆一氧化 鎳工藝所制備的一種鋰離子正極材料LiNi02/C的合成方法。 本專利技術包括以下步驟： 1)將一氧化鎳和有機碳源加水混合，球磨處理后噴霧造粒，得到的粉體在惰性氣氛中 預處理，得到碳包覆一氧化鎳粉體； 2 )將鋰源溶于水中，加入步驟1)得到的一氧化鎳粉體，然后球磨處理后噴霧造粒，得到 干燥粉體； 3)將步驟2)得到的干燥粉體在惰性氣氛中處理，再進行高溫熱處理，經過氣流分級即 得到鋰離子正極材料LiNi02/C。 步驟1)中，所述有機碳源可采用可溶于水的有機物中的一種，所述可溶于水的有 機物可選自葡萄糖、蔗糖、果糖、聚乙二醇、聚丙烯酸、殼聚糖等中的一種；所述球磨處理的 時間為5~IOh ;所述預處理的溫度為400~500°C，預處理的時間為5~8h。 在步驟2)中，所述鋰源可采用水溶性鋰鹽醋酸鋰、氫氧化鋰中的一種；所述球磨 處理的時間為2~3h。 在步驟1)和2)中，所述一氧化鎳、鋰源按元素摩爾數為n (Li) :n (Ni) =1.03~ 1. 07 ;在步驟1)中，所述有機碳源的質量為一氧化鎳質量的10%~15% ;在步驟1)和2)中， 所述水可采用無鹽水，其中步驟1)中水的加入量按質量比為一氧化鎳的3~4倍，步驟2) 中水的加入量按質量比為碳包覆一氧化鎳粉體質量的3~4倍。 在步驟1)和3)中，所述惰性氣氛可采用氮氣或氬氣等。 在步驟3)中，所述處理的溫度為500~600°C，處理的時間為10~20h ;所述高 溫熱處理的溫度為750~850°C，高溫熱處理的時間為2~20h。 與現有的鋰離子正極材料1^附02的合成方法相比，本專利技術的優點在于：對合成原 料一氧化鎳首先進行碳包覆，避免后期因高溫處理導致鎳酸鋰的團聚，防止鎳酸鋰晶粒生 產過大，能有效地提高鋰離子在充放電過稱中的擴散速率。采用了可溶于水的有機碳源，使 碳源更均勻包覆在粒子表面，有機物經過燒結熱解后形成的電導率高納米碳包覆層，提高 了材料的導電性能，提升了鎳酸鋰的循環穩定性。【具體實施方式】 為了使本專利技術的技術手段、創作特征、工作流程、使用方法達成目的與功效易于明 白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本專利技術。 實施例1 按照n (Li) :n (Ni) =1. 03,稱取910醋酸鋰和1000 g -氧化鎳，按照一氧化鎳10%的 重量加入有機碳源葡萄糖l〇〇g，將一氧化鎳和葡萄糖加入加3L無鹽水混合均勻，球磨處 理8h，噴霧造粒，得到的粉體在惰性氣氛中于500 °C預處理7h，得到碳包覆一氧化鎳粉體。 將醋酸鋰溶于3. 5L無鹽水中，加入碳包覆一氧化鎳粉體攪拌均勻，球磨處理3h，噴霧造粒 得到干燥粉體。將該粉體加入到回轉爐中，在N2氣氛中650 °C燒結8h，再升溫至800 °C 燒結5h后，冷卻，過篩，氣流分級及得到產品。 所得產品碳含量為1. 2%。 實施例2 按照n (Li):n (Ni)=L07,稱取343g氫氧化鋰和1000 g -氧化鎳，按照一氧化鎳15% 的重量加入有機碳源蔗糖150g，將一氧化鎳和蔗糖加入加3. 5L無鹽水混合均勻，球磨處 理8h，噴霧造粒，得到的粉體在惰性氣氛中于500 °C預處理8h，得到碳包覆一氧化鎳粉體。 將氫氧化鋰溶于3. 5L無鹽水中，加入碳包覆一氧化鎳粉體攪拌均勻，球磨處理3h，噴霧造 粒得到干燥粉體。將該粉體加入到回轉爐中，在N2氣氛中600 °C燒結8h，再升溫至800 °C 燒結4h后，冷卻，過篩，氣流分級及得到產品。 所得產品碳含量為1. 6%。 實施例3 按照n (Li):n (Ni)=L05,稱取336g氫氧化鋰和1000 g -氧化鎳，按照一氧化鎳10% 的重量加入有機碳源聚乙二醇l〇〇g，將一氧化鎳和聚乙二醇加入加3. OL無鹽水混合均 勻，球磨處理3h，噴當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋰離子正極材料LiNiO2/C的合成方法，其特征在于包括以下步驟：1）將一氧化鎳和有機碳源加水混合，球磨處理后噴霧造粒，得到的粉體在惰性氣氛中預處理，得到碳包覆一氧化鎳粉體；2）將鋰源溶于水中，加入步驟1）得到的一氧化鎳粉體，然后球磨處理后噴霧造粒，得到干燥粉體；3）將步驟2）得到的干燥粉體在惰性氣氛中處理，再進行高溫熱處理，經過氣流分級即得到鋰離子正極材料LiMn2O4/CLiNiO2/C。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：田東，
申請(專利權)人：田東，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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