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1、球形锂离子电池正极材料的制备方法主要内容1、研究背景2、常见球形锂离子电池正极材料的制备3、球形锂离子电池正极材料的发展展望1、研究背景锂离子电池具有能量密度高、自放电小、功率大、安全性能好、循环寿命长、工作电压平稳、无污染、无泄露等特点。1990年由日本Sony公司首先研制成功并实现其商业,至今研究人员不断对其制备方法进行改进以提高其性能,常用制备方法有高温固相合成法、低温固相合成法、溶胶凝胶法、喷雾分解法、沉降法、冷冻干燥旋转蒸发法、超临界干燥法、喷雾干燥法等。但是以上这些方法没有从微观形貌出发,所以制备出的材料是非球形的,因此堆积密度较低,而球形电池材料具有较高的松装密度
2、和振实密度,能提高电池的能量密度,同时有利于均匀的表面改性以进一步改善材料的电化学性能。例如Ni-MH电池材料Ni(OH)2的制备发展,最初制备Ni(OH)2的方法是用镍盐和碱金属溶液直接发生沉淀反应,得到的Ni(OH)2是无定形的,密度较低,因此该材料的体积比容量也较低,最终被后来发展起来的球形Ni(OH)2完全取代。所以，我们可以预计,电池正极材料球形化必将是锂电领域的重要发展方向,现今商业化的非球形LiCoO2也必将被球形电极材料所取代。2、常见球形锂离子电池正极材料的制备主要内容：2.1 球形LiCoO2的制备2.2 球形LiNiO2的制备2.3 球形LiMn2O4的制
3、备2.4其它球形锂离子电池正极材料的制备2.1球形LiCoO2的制备一、简介：LiCoO2材料的首次出现最远可追溯到20世纪50年代中期,到1987年,LiCoO2开始作为锂二次电池的正极材料而得到应用，经历了较长时间的发展过程,制备较其它电池正极材料更为成熟。近年来LiCoO2已作为锂离子电池正极材料的首选材料并得以商品化,生产厂商遍布世界各地。但是球形LiCoO2的制备并未得到商品化,还只处于较多的实验研究阶段。二、球形LiCoO2的制备采用控制结晶工艺以Co(NO3)2、NaOH溶液,辅助络合剂浓氨水为原料,合成球形Co(OH)2前驱体,此工艺基于以下反应：Co(NO3)
4、2+2NaOH=Co(OH)2↓+2NaNO3然后在一特制反应容器中将LiOH溶液与NH4HCO3溶液不断加入此球形Co(OH)2前驱体与蒸馏水组成的混合溶液中,发生如下反应:2LiOH·H2O+NH4HCO3=Li2CO3↓+NH4OH+3H2O反应完成后，过滤干燥即可获得表面包覆了 Li2CO3的Co(OH)2球形材料,其摩尔比为Li∶Co=1.05∶1.00,置于马弗炉中,在700～800℃的温度下焙烧12～16h,使Li2CO3与Co(OH)2发生高温固相反应,最终合成球形LiCoO2。通过充放电测试表明，该球形LiCoO2正极材料具有优良的电化学性能:当在充放电电流分
5、别为0.2C、1.0C时,材料的首次充放电比容量分别为148.4mAh·g-1和141.7mAh·g-1,经过40次充放电循环后，分别保持初始放电比容量的97.6%和91.7%。该球形LiCoO2粉末的松装密度高达1.9g·cm-3,振实密度高达2.8g·cm-3,远高于一般非球形LiCoO2正极材料。2.2球形LiNiO2的制备球形LiNiO2材料同样可采用先合成出球形前驱体，而后煅烧的方法来制得。制备方法：采用一定浓度的NiSO4或Ni(NO3)2与NaOH溶液作为反应物,NH3作为络合剂,在温度为80℃、pH值为11左右，在一定搅拌的速度下，连续加入反应器之后洗涤、过滤、
6、干燥得到球形前驱体β-Ni(OH)2,然后与Li2CO3混合均匀，在900℃下锻烧便可制得。因为Ni-MH电池中已使用这种球形前驱体β-Ni(OH)2,所以这种球形前驱体的制备己较为成熟,从而带动了球形LiNiO2的快速发展。为了更大限度的发挥Ni系电池的性能,近年来人们又主要研制了多种以镍为主要元素掺杂其它元素的电池球形正极材料。例如利用超声喷雾热解法制备了球形[Ni0.4Co0.2Mn0.4]3O4,它在2.8-4.4V的电压下，最大放电比容量高于180mAh·g-1,单次循环容量衰减率为0.18mAh·g–1。用控制结晶法制备的球形LiNi0.8Co0.2O2的电性能也较
7、为出色。因球形材料易于进行表面处理,所以球形LiNiO2的包覆等表面改性也比较容易进行。例如：在制备的球形Ni(OH)2表面包覆Co(OH)2,混合LiOH后进行固相反应制得的电池正极材料也表现出良好的电性能,其放电比容量也高于180mAh·g-1,单次循环容量衰减小于0.07%。发展趋势：2.3球形LiMn2O4的制备一、简介：对于尖晶石型锰酸锂，由于锰资源丰富,对环境友好,制备工艺简单,成本低,热稳定性好,电化学性能较好,适合大电流充放电等优点，而被公认为是最有前途的动力电池正极材料之一
