复合正极氧化物纳米颗粒合成及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112897597A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号201911218383.9(22)申请日2019.12.03(71)申请人北固产业技术研究院（山东）有限公司地址257300山东省东营市广饶县开发区綦公路长城创新港C2号申请人北京大学(72)发明人孙俊良洪月仙刘国奇蔡国鸿杨宴泉(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称复合正极氧化物纳米颗粒合成及其制备方法(57)摘要复合正极氧化物纳米颗粒合成及其制备方法。本项发明公开一种锂离子电池正极纳米材料的合成方法，该方法步骤如下：（1）按所需产品的化学计量比在浓硝酸中加入不同金属盐固体，常温搅拌或超声得到金属硝酸溶液；（2）加入醇与柠檬酸加热搅拌得到金属前驱体溶液；（3）将前驱体溶液直接放入加热炉，在空气或富氧氛围下，直接以一定的速率升温至反应温度得到正极复合纳米材料。本发明的方法可以称为简易燃烧法，具有操作简单、烧结温度低、产物形貌均匀等优点，产品具有很好的循环性能和倍率性能。CN112897597ACN112897597A权利要求书1/1页1.简易燃烧法合成复合正极氧化物纳米颗粒，其特征在于包括如下步骤：S101：所述LixNiyCozM1-y-zO2(M=Al或Mn),x的取值范围为0.995<x<1；S102：制备金属硝酸溶液：按所需产品的化学计量比称取锂源，镍源，钴源，锰源或铝源，将金属盐溶于浓硝酸（65.0～68.0wt%），而锂源则为所有其他金属浓度总和的1-1.2倍;S103：将S102中金属硝酸溶液超声10-30分钟直至其完全溶解（20-30℃），得到分布均匀的金属硝酸溶液，溶液pH值约等于2,在此pH值下，金属几乎不发生水解；S104：往S103的金属硝酸溶液加入正丁醇和络合剂柠檬酸，先在60-100℃下搅拌30-60分钟，使柠檬酸完全溶解得到粘稠溶液，在柠檬酸完全溶解之后，降温至40-50℃，继续搅拌1-24小时得到金属前驱体溶液;S105：将S104中得到的金属前驱体溶液置于氧化铝坩埚中，空气或富氧气氛下，在加热炉中以2℃/min的速率升温，在150℃下保温1-4小时、250℃下保温1-4小时、350℃下保温2-6小时、650-1000℃下保温6-12小时，随后冷却得到复合氧化物纳米材料。2.根据权利要求1所述的简易燃烧法合成复合正极氧化物纳米颗粒及其制备方法中，所述合成的材料包含所述LixNiyCozM1-x-yO2(M=Al或Mn),x的取值范围为0.995<x<1。3.根据权利要求1所述的简易燃烧法合成复合正极氧化物纳米颗粒及其制备方法中，所述锂源添加量为所添加其他金属的总浓度的的1-1.2倍。4.根据权利要求1所述的简易燃烧法合成复合正极氧化物纳米颗粒及其制备方法中，所述锂源可为碳酸锂、硝酸锂、乙酸锂中的一种或几种混合。5.根据权利要求1所述的简易燃烧法合成复合正极氧化物纳米颗粒及其制备方法中，所述镍源可为硝酸镍、乙酸镍、氧化镍中的一种或几种混合。6.根据权利要求1所述的简易燃烧法合成复合正极氧化物纳米颗粒及其制备方法中，所述钴源可为硝酸钴、乙酸钴、氧化钴中的一种或两种混合。7.根据权利要求1所述的简易燃烧法合成复合正极氧化物纳米颗粒及其制备方法中，所述锰源可为硝酸锰、乙酸锰、氧化锰中的一种或两种混合。2CN112897597A说明书1/3页复合正极氧化物纳米颗粒合成及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及复合正极氧化物纳米材料合成技术领域，特别涉及锂离子正极材料制备方法。背景技术[0002]能源问题是21世纪世界的关键问题之一，锂离子电池具有电压高、比容量大等优点。锂电池技术发展的关键在于电极材料性能，相对于锂电池负极材料的高容量来说，锂电池正极材料的低容量限制了锂电池的发展。正极材料性能很大程度上取决于颗粒的微观结构，包括尺寸、形貌和化学组分，目前主要的做法是将活性颗粒制备成多孔的纳米尺寸材料，以增加电解液与材料的接触面积，缩短电子和离子的扩散距离，进而提高电导率与锂离子的扩散效率。实验证明当正极材料颗粒尺寸小于100nm可提升能量密度。发明内容[0003]本发明主要目的在于提供一种制备复合正极氧化物纳米颗粒的方法，该方法具有操作简单、烧结温度低、产物形貌均匀等优点，且产品具有优异的循环性能。[0004]本发明提供的技术方案，其特征在于包括以下步骤：S101：所述LixNiyCozM1-y-zO2(M=A