一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法

本发明属于电池正极材料制备，具体地说是一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法。

背景技术：

1、现阶段常见的电池正极材料相比，正极材料比容量高、续航能力强，是极具发展潜力的下一代新能源汽车电池正极材料，目前动力电池也被认为是最好的储能方式之一，而在电池中正极材料为活性物质决定电池的性能。

2、目前，业界制备正极材料的方法通常通过提高烧结温度和延长烧结时间来达到的，这是因为高温能促进离子迁移，增加晶粒生长速度；但煅烧温度升高意味着生产的能耗增加，且高温条件同时必须增加过量锂含量，以抵消锂挥发，这也会使得生产效率降低，这是材料实现产业化的一大障碍。

3、为此，本领域技术人员提出了一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法来解决背景技术提出的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法，以解决现有技术中制备正极材料的方法通常通过提高烧结温度和延长烧结时间来达到的，这是因为高温能促进离子迁移，增加晶粒生长速度；但煅烧温度升高意味着生产的能耗增加，且高温条件同时必须增加过量锂含量，以抵消锂挥发，这也会使得生产效率降低，这是材料实现产业化的一大障碍等问题。

2、一种高循环稳定性正极材料，所述高循环稳定性正极材料的化学通式为m1+xtm1-xo2,m＝l i、na、k等碱金属中的一种或几种，tm＝mn、co、ni、fe、cr、ti、mg、al等过渡金属中的一种或几种，其中x＝0～0.5，用铵根离子盐进行表面修饰，且表修饰量正极材料总质量的2％-20％。

3、优选的，所述高循环稳定性正极材料中的颗粒粒径为3μm-20μm的二次团聚球或者50nm-20μm的单晶颗粒。

4、一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

5、s1、首先选择适量的氢氧化物、碳酸盐前驱体、锂盐和助溶剂；

6、s2、接着将氢氧化物或者碳酸盐前驱体与锂盐和助熔剂混合均匀后进行预烧；

7、s3、然后将预烧得到的产物研磨后再进行煅烧；

8、s4、然后再将所得正极材料与铵根离子盐进行研磨后干燥，最后再进行煅烧；

9、s5、最后得到铵根离子盐表面修饰的正极材料。

10、优选的，所述锂盐为lioh·h2o、li2co3、lino3、na2co3、k2co3等其中的一种或几种；所述助溶剂为kcl、nacl、licl和na2so4等其中的一种或多种；所述铵根离子盐为硫代硫酸铵、尿素、钒酸铵、钼酸铵等铵根离子盐其中的一种或多种。

11、优选的，所述铵根离子盐为硫代硫酸铵、尿素、钒酸铵、钼酸铵等铵根离子盐其中的一种或多种，且所述铵根离子盐的用量为根据所述正极材料总质量的2％-20％。

12、优选的，所述正极材料的制备步骤具体如下：

13、a、首先将氢氧化物或者碳酸盐前驱体与锂盐和助熔剂混合均匀后，置于马弗炉中；

14、b、接着控制马弗炉以2℃/min-20℃/min的升温速率从室温升至600℃-900℃，并保温4h-12h后，随后以2℃/min-20℃/min的升温速率升至900℃-1200℃，保温0.5h-6h后随炉降温至室温，得到正极材料；

15、c、然后将所得正极材料与铵根离子盐混合，将混合物放置于反应容器中；

16、d、然后再将反应容器放置于150-250℃的环境中充分反应12-48小时，然后自然冷却到室温，抽滤、烘干；

17、e、最后得到铵盐表面修饰的正极材料。

18、优选的，在步骤a中，所述氢氧化物或者碳酸盐前驱体采用共沉淀法制备获得，然后将氢氧化物或者碳酸盐前驱体放入真空干燥机以50℃-100℃下真空干燥6h-12h后，并与所述锂盐和助熔剂混合均匀后体进行预烧。

19、一项所述的高循环稳定性正极材料在锂离子、钠离子或钾离子等电池中的应用。

20、本发明提供一种高循环稳定性正极材料的改性方法，以正极材料为基体，用铵根离子盐进行表面修饰，且铵根离子盐的表面修饰量为正极材料总质量的2％-20％，克服现有的正极材料循环稳定性差的问题。

21、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

22、本发明通过以正极材料为基体，用铵根离子盐进行表面修饰，且铵根离子盐的表面修饰量为正极材料总质量的2％-20％，同时采用低成本原料，合成过程简便且易于放大，用铵根离子盐进行表面修饰有助于大幅改善其循环稳定性。可见本发明实施例提供的改性正极材料的方法其对于提高正极材料的循环稳定性具有重要意义。

技术特征：

1.一种高循环稳定性正极材料，其特征在于：所述高循环稳定性正极材料的化学通式为m1+xtm1-xo2,m＝li、na、k等碱金属中的一种或几种，tm＝mn、co、ni、fe、cr、ti、mg、al等过渡金属中的一种或几种，其中x＝0～0.5。

2.根据权利要求1所述一种高循环稳定性正极材料，其特征在于：所述高循环稳定性正极材料中的颗粒粒径为3μm-20μm的二次团聚球或者50nm-20μm的单晶颗粒。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法，其特征在于：所述锂盐为lioh·h2o、li2co3、lino3、na2co3、k2co3等其中的一种或几种；所述助溶剂为kcl、nacl、licl和na2so4等其中的一种或多种；所述铵根离子盐为硫代硫酸铵、尿素、钒酸铵、钼酸铵等铵根离子盐其中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法，其特征在于：所述铵根离子盐为硫代硫酸铵、尿素、钒酸铵、钼酸铵等铵根离子盐其中的一种或多种，且所述铵根离子盐的用量为根据所述正极材料总质量的2％-20％。

6.根据权利要求3所述一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法，其特征在于：所述正极材料的制备步骤具体如下：

7.根据权利要求6所述一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法，其特征在于：在步骤a中，所述氢氧化物或者碳酸盐前驱体采用共沉淀法制备获得，然后将氢氧化物或者碳酸盐前驱体放入真空干燥机以50℃-100℃下真空干燥6h-12h后，并与所述锂盐和助熔剂混合均匀后进行预烧。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的高循环稳定性正极材料在锂离子、钠离子或钾离子等电池中的应用。

技术总结
本发明属于电池正极材料制备技术领域，提供了一种铵根离子盐修饰的电池正极材料制备方法，首先选择适量的氢氧化物或碳酸盐前驱体、锂盐和助溶剂，接着将氢氧化物或者碳酸盐前驱体与锂盐和助熔剂混合均匀后进行预烧，然后将预烧得到的产物研磨后再进行煅烧，然后再将所得正极材料与铵根离子盐进行研磨后干燥，最后再进行煅烧；本发明通过以正极材料为基体，用铵根离子盐进行表面修饰，且铵根离子盐的表面修饰量为正极材料总质量的2％‑20％，同时采用低成本原料，合成过程简便且易于放大，用铵根离子盐进行表面修饰有助于大幅改善其循环稳定性。可见本发明实施例提供的改性正极材料的方法其对于提高正极材料的循环稳定性具有重要意义。

技术研发人员：尚怀芳,何巧见,闫丽娜
受保护的技术使用者：山西师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15