1、新型锂离子电池正极材料的制备及性能研究摘 要：锂离子电池的正极材料占据了高于 40%的比例，材料性能对锂电池各项性能指标产生了直接影响。本文研究了一种新型锂离子电池，对电池正极材料的制备方法及性能进行了深入探讨。 关键词：锂离子电池 正极材料 制备 性能 一、新型锂离子电池正极材料制备研究 1.电池正极材料制备方法综述 本次研究涉及了一种锂离子电池正极材料的制备方法，有以下步骤1：先将三元材料与钴酸锂混合，进行回火处理，获得锂离子电池正极材料，可将综合性能进一步提升，应用作为正极材料，不但能提高电池的比容量、循环性能和首次充放电效率，还能降低成本、改善电池安全性。其次采用纳米氢氧化镁、纳米二氧
2、化钛用作添加剂制备钴酸锂，充分提升了正极材料的性能，将其应用在锂离子电池中，能够极大的提升正极材料放电比容量，增加锂离子电池的稳定性，有效缓解锂离子电池容量衰减现象，提高了锂离子电池的电化学性能。 2.锂离子电池正极材料制备具体实施方法 将三元材料与钴酸锂混合后回火处理处理，获得正极材料。此次研究适合在球磨机中将其进行混合，更适合在行星球磨机中混合；钴酸锂质量比三元材料质量为 3-5：5-7，更适合比为 3-4：5-6。 将均匀混合的混合物装入氧化铝匣钵进入马弗炉行回火处理，得到反应产物。回火反应温度为 500-600；回火时间为 4-6h。 回火处理后的产物，实施冷却、粉碎、过筛，获得锂离子
3、电池正极材料，方式均无明确限制。本次研究的锂电池正极材料的粒度 D50 为 12-15m；振实密度为 2.40-2.60g/mL；金属异物为 0-50ppb。 3.钴酸锂与三元材料制备依据方式 混合镍钴锰系三元材料与镁钛掺杂的钴酸锂，进行锂离子电池正极材料制备2。将三元材料与钴酸锂回火处理能够极大提升其综合性能，用作正极材料使用，可有效提高电池比容量、循环性能及首次充放电效率，还能降低成本、改善电池安全性。 钴酸锂依据以下方式制备：混合碳酸锂、四氧化三钴和纳米氢氧化镁并进行首次加热，获得中间产物3；适合在球磨机中将它们进行混合，更适合在行星球磨机中混合。碳酸锂与四氧化三钴以锂和钴计的摩尔比为
4、1.01-1.10：1。纳米氢氧化镁占四氧化三钴质量百分比为： 0.1%-0.5%。加热反应温度为 900-1000；加热反应时间为 7-12h。混合第一次加热后获得的中间产物和纳米二氧化钛，行二次加热，获得钴酸锂。适合在在球磨机中混合，更适合为在行星球磨机中混合。纳米二氧化钛占中间产物质量百分比：0.1%-0.5%。二次加热反应温度 940-1000；二次加热反应时间为 8-10h。然后进行冷却、粉碎、过筛，获得掺杂有镁、钛的钴酸锂，粒度 D50 为 16-24m。 三元材料依据以下方式制备：混合碳酸锂与 NCM523 基体后行首次加热反应及第二次加热反应，获得三元材料4。先混合碳酸锂与 N
5、CM523基体，适合在球磨机中混合，更适合在行星球磨机中混合；NCM523 基体里的镍、钴和锰的摩尔数总和、碳酸锂中锂的摩尔数比例为 1：1.01-1.10。首次加热反应温度为 600-800；首次加热反应冷却时间 7-12h，然后冷却、粉碎、过筛，获得中间产物，中间产物粒度 D50 为 10-15m；单晶为 12m。将中间产物进行二次加热，加热反应温度为500-700；加热时间为 8-10h。得到三元材料粒度 D50 为 10-15m；单晶为 12m。 二、新型锂离子电池正极材料性能研究 采用行星球磨机将四氧化三钴 1000g、碳酸锂 501.7g、纳米级氢氧化镁 1.5g 充分混合，于 9
6、70下装入氧化铝匣钵进入马弗炉反应 10h。冷却粉碎后获得中间产物，然后加入 0.3%物料质量的纳米二氧化钛，用行星球磨机充分混合，于 950下反应 8h，冷却粉碎过筛后获得粒度 D50为 16.75m 的钴酸锂。将其与 1000g 的 NCM523 基体采用行星球磨机充分混合，两者摩尔比为 1.09，于 800下反应 10h，冷却粉碎获得中间产物，进入马弗炉于 600下反应 8h，获得粒度 D50 为 11.38m、单晶为12m 的三元材料。 上述制备获得的钴酸锂、三元材料分别取 400g 和 600g 采用行星球磨机充分混合，于 600下回火 4h，冷却即可获得锂离子电池正极材料。其金属异
7、物为 45ppb，振实密度 振为 2.61g/mL，粒度 D50 为13.53m。 将锂离子电池正极材料、HVS900、乙炔黑以 95：3：2 的重量比例混合，加入 N-甲基吡咯烷酮（NMP）调匀为糊状，应用石墨做负极，制作出全电池。 实验效果：基于充放电倍率 0.1C、范围 3V-4.2V 条件基础进行测试，结果表明克比容量为 161mAh，100 次循环容量保持率达 96%以上。 三、总结 采用将三元材料和钴酸锂进行回火处理的方式获得锂离子电池正极材料，应用纳米二氧化钛、纳米氢氧化镁做添加剂制备钴酸锂，又进一步的提升了正极材料的性能，通过试验结果可知，本次研究的新型锂离子电池正极材料具有较高的性价比，适合在市场上应用推广。 参考文献 1李亚彬.锂电子电池正极材料锰酸锂的制备及其性能研究D.江苏省.苏州大学.（2012）. 2刘全兵. 锂电子电池正极材料的制备及其性能研究D.广东省.华南理工大学.（2012）. 3芮先宏.锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究D.安徽省.中国科学技术大学.（2010）. 4刘辉. 锂离子电池正极材料 LiFePO4 的合成与性能研究D.中国科学院研究生院.（2008）. 作者简介：朱珠（1984.7-） ，男，安徽省芜湖市，现职称：助理工程师，2006 年毕业于南京晓庄学院，研究方向：主要从事锂离子电池正极材料及其前驱体研发工作。
