一种高性价比锂离子电池正极材料LINIOSUB2/SUB的制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN97109011.4

申请日:

1997.01.17

公开号:

CN1166699A

公开日:

1997.12.03

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效申请日:1997.1.17|||公开

IPC分类号:

H01M4/04; H01M4/48; C01B13/14; C01D15/00; C01G57/00

主分类号:

H01M4/04; H01M4/48; C01B13/14; C01D15/00; C01G57/00

申请人:

武汉大学;

发明人:

胡晓宏; 李升宪; 杨汉西; 艾新平; 范玉璋

地址:

430072湖北省武汉市珞珈山

优先权:

专利代理机构:

武汉大学专利事务所

代理人:

余鼎章

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内容摘要

本发明公开了一种高性价比锂离子电池正极材料LiNiO2的制备方法。它是以氢氧化亚镍、碳酸镍、三氧化二镍、草酸镍、氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂任一种镍、锂原材料,通过球磨混合均匀后,压制成块,置于高温烧结炉中,在氧气氛中,在600~750℃下烧结后,经球磨粉碎,过筛而制成正极活性材料。它的电性能达到比容量135mAh/g,工作电位4.10~3.5伏,与昂贵的LiCoO2材料相当,但价格仅为LiCoO2材料的七分之一。LiNiO2是锂离子电池中具有重要应用前景的正极材料。

权利要求书

1: 一种高性价比锂离子电池正极材料LiNiO 2 的制备方法,其特征是以氢氧化亚 镍[Ni(OH) 2 ]、碳酸镍(NiCO 3 )、三氧化二镍(Ni 2 O 3 )、草酸镍(NiC 2 O 4 )、氢氧化锂( Li-OH)和碳酸锂(Li 2 CO 3 )、硝酸锂(LiNO 3 )中任一种镍、锂原材料,通过球磨混合均匀 后,置于模具中,在油压机上压制成块,置于高温烧结炉中,在氧气氛中,在温度≥600 到750℃下烧结,制成锂离子电池LiNiO 2 正极活性材料。
2: 按权利要求1所述的正极材料LiNiO 2 的制备方法,其特征是:锂与镍的摩尔比 为≥0.9到1.0。
3: 按权利要求1或2所述的正极材料LiNiO 2 的制备方法,其特征是:制备出的 LiNiO 2 具有六方晶胞层状结构;在室温下0.2C率放电可达到135mAh/g比容量,工 作电位在≤
4: 15到3.5伏(参比电极为锂电极)。

说明书


一种高性价比锂离子电池正极材料LiNiO2的制备方法

    本发明公开了一种高性价比锂离子电池正极材料LiNiO2的制备方法,它属于电化学技术领域,也属于无机合成技术领域,还属于电子产品技术领域。

    锂离子电池是近几年推出的最新一代高比能量化学电源,它一出现即以其强大生命力广泛用于移动通讯、便携式手提计算机、摄像机、照像机、便携式仪器仪表等领域,也是各国大力研究的电动汽车首选的配套电源。在锂离子电池发展和制造过程中,正极材料制备是关键技术之一。各国研究机构和电池制造厂家都投入大量人力、物力研制各种具有容量大、电位高的正极材料,研究最多的是以LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4,最成功的是LiCoO2材料。目前,LiCoO2材料在日本已得到广泛应用。但由于LiCoO2材料价格偏高,以它作正极材料制造的锂离子电池售价昂贵,使得应用范围受到一定限制。LiNiO2和LiMn2O4不仅具有与LiCoO2相当的电化学性能,而且具有明显的价格优势。因而倍受各国电化学行业的关注,是目前锂离子电池正极材料研究的热点。M.Broussely等[《J.of Power Sources》43~44 209~216(1993)]、欧洲专利(EP0345707)、美国专利[US4980080(1989)]和M.Broussely等(《7th IMLB》P118~112)曾介绍采用NiO、LiOH·H2O为原料,在空气中在700℃焙烧,制备LiNiO2材料。但由于它的合成工艺难于掌握,目前仍处在实验室研究阶段。

    本发明的目的是:以价廉易得的原料开始,在保证合成材料高技术指标的同时,降低生产成本;选择工艺简单易行,适合于规模化生产的技术路线;同时要保证产品质量的稳定性、可靠性和均匀性。

    为实现本发明地目的所采取的技术措施是:

    1.原材料选择和材料制备原理

    合成LiNiO2是以氢氧化亚镍[Ni(OH)2]、碳酸镍(NiCO3)、三氧化二镍(Ni2O3)、草酸镍(NiC2O4)和氢氧化锂(LiOH)和碳酸锂(Li2CO3)、硝酸锂(LiNO3)为原料,基本合成反应为:

    2.合成材料配方

    准确分析各种原材料的成份和含量,按锂比镍的摩尔比在0.9至1.0范围称取不同原材料。

    3.LiNiO2材料制造工艺

    按上述反应式,准确称取任一组反应的原材料,通过球磨混合均匀后,置于模具中,在油压机上压制成块状,置于高温烧结炉中,在氧气氛中,在温度600至750℃下烧结,经24小时烧结后,取出烧结物,经球磨粉碎,过300目分样筛,然后收集产品,制成锂离子电池LiNiO2正极活性材料,密封储存备用。

    与已有技术相比,本发明已达到的效果:

    该工艺具有以下特点:

    1)由于采用将原料在压制成块后再焙烧,制备的材料性能优良,具有六方晶胞层状结构,在0.2C放电率下,比容量达到135mAh/g,放电电位在4.15至3.50伏(相对锂参比电极)。

    2)制备材料价格适中,以Ni(OH)2和LiOH作原材料,制备1kg LiNiO2需原材料仅114元。价格仅为制备LiCoO2材料的七分之一。

    3)工艺简单,易于掌握,容易实现工业化规模生产。

    4)清洁无污染,不含任何有害元素。

    附图说明:

    附图是本发明LiNiO2材料在加入适量添加剂和粘结剂做成电极的放电曲线。

    实施例:

    准确称取Ni(OH)2 186g、LiOH·H2O84g,在球磨机中球磨混合15~20分钟,将混合料置于模具中在油压机上压成块状,放置在高温炉中加热,在氧气氛中600℃至720℃烧结共24小时,冷却后取出,球磨粉碎,过300目分样筛,即成锂离子电池用LiNiO2正极材料。收集密封备用。

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资源描述

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本发明公开了一种高性价比锂离子电池正极材料LiNiO2的制备方法。它是以氢氧化亚镍、碳酸镍、三氧化二镍、草酸镍、氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂任一种镍、锂原材料,通过球磨混合均匀后,压制成块,置于高温烧结炉中,在氧气氛中,在600750下烧结后,经球磨粉碎,过筛而制成正极活性材料。它的电性能达到比容量135mAh/g,工作电位4.103.5伏,与昂贵的LiCoO2材料相当,但价格仅为LiCoO2材料的七。

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