[发明专利]一种尖晶石或层状结构锂离子电池正极材料液相制备方法

摘要

本发明公开一种尖晶石或层状结构锂离子电池正极材料液相制备方法。将CO2气体通入锂化合物、金属M化合物、掺杂元素M’化合物的混合溶液。Li、M、M’与CO2在溶液中发生系列化学反应，合成球形Li-MM’-O氧化物前驱体，最后经热处理得到尖晶石或层状结构的球形锂离子电池正极材料。本发明实现了Li、M、M’在原子级水平的均匀混合，并且可以通过调整各元素的摩尔浓度和反应温度、热处理温度和时间等工艺参数，控制生成产物为球形（1）尖晶石结构的LiM2-XM’X+ZO4-Z；或（2）层状结构的LiM1-XM’X+ZO2-Z；或（3）层状富锂的Li1+X(M1-YMY’)1-X+ZO2-Z。本发明简化流程，提高效率，优化材料性能。

主权项

一种尖晶石或层状结构锂离子电池正极材料液相制备方法，其特征在于将CO2气体通入锂化合物、金属M化合物、掺杂元素M’化合物的混合溶液，合成Li、M、M’在原子级水平均匀混合的球形Li‑MM’‑O氧化物前驱体，再经过热处理得到所需的尖晶石或层状结构锂离子电池正极材料，其步骤如下：1）按化学计量比分别称取金属M化合物和掺杂元素M’化合物，充分溶解在去离子水或酒精、有机溶剂中，配制成M+M’的浓度为1～5mol/L的混合溶液；按理论质量的90%～400%在溶液中加入锂化合物，并充分搅拌均匀；2）将步骤1）配制的混合溶液输入到带搅拌的反应器中，并通入CO2气体，控制反应器内的压力为0.1～4.0MPa，反应温度为80～260℃，反应时间为1～20小时；3）将步骤2）反应所得到的物料转入固液分离器中进行固液分离，用去离子水或酒精、甲醇洗涤固体产物至洗涤水pH值接近7为止，洗涤后的产物在60℃～200℃下干燥8～48小时，得到Li‑MM’‑O氧化物粉体；4）将步骤3）所得到的粉体在空气中于400～1200℃下热处理4～24小时，获得晶型结构完整，物相成分均匀的（1）尖晶石结构的LiM2‑XM’X+ZO4‑Z；或（2）层状结构的LiM1‑XM’X+ZO2‑Z；或（3）层状富锂的Li1+X(M1‑YMY’)1‑X+ZO2‑Z；其中X≥0，Y≥0，Z≥0。