鋰離子動力電池用鈷鎂氧化物的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及裡離子動力電池技術領域，即其中一種裡動力電池用鉆儀氧化物的制 備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著市場對個性化裡離子電池的迫切需求，相關領域的專家越來越重視清潔能源 及儲能材料的新技術新工藝的開發。個性化裡離子動力電池因其具有高比能量、高安全性、 可再生等良好特性，引起了人們的極大關注。特別的汽車工業在全球普通人群中的發展普 及，為了避免汽油車產生的尾氣對大氣的影響，為電動汽車的發展提供的廣闊的前景，從而 為其所使用的個性化動力裡離子電池用正極材料及其前驅體的需求將會帶來極大的需求。
[0003] 目前普通動力裡離子電池前驅體主要有四氧化=鉆、=氧化二儘、徑基憐酸鐵、氧 化鉆儀，徑基儀鉆儘，幾基鉆儀儘、滲儀四氧化=鉆等等，其制備的工藝路線，按照制備形態 分為濕法、干法、或者二者串并兼具。按照制備的化學機理有化學沉淀法、電化學法、氧化還 原法、復分解反應及運幾種機理的綜合等，主反應過程的攬拌方式有氣體鼓泡法、推進攬拌 法、外力阻尼法等一種或者幾種兼具，制備過程的助劑有氨基化合物、錠鹽等一種或者多種 同時兼用，根據相關資料顯示，運些技術在裡離子動力電池正極材料前驅體鉆儀氧化物制 備方法的應用中存在如下問題：（1)機械滲和不均勻，制得的材料仍然無法消除過渡元素 如鉆等與裡離子之間帶來的錯位現象，晶體結構仍然不穩定，晶格容易變形，W至其他的原 子、電子、離子遷移困難或者不均勻；(2)所得材料還因過渡元素如鉆等與裡離子的錯位， 引起容量保持率低、平臺衰減快等電化學性能差，使用壽命短；（3)有的濕法制備過程產生 對環境有害的氨（N冊）、氨氮化合物（NH+)等；(4)生產成本大且能耗高。
[0004] 因此，現在需要開發一種清潔生產、操作簡便的制備裡離子動力電池用鉆儀氧化 物的制備方法及制備的產品。

【發明內容】
陽〇化]本發明的目的在于，提供了一種清潔生產、操作簡便、可控性高的裡離子動力電池 用鉆儀氧化物的制備方法。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：該裡離子動力電池用鉆儀氧化物 采用共沉淀法制備，具體步驟如下：
[0007] (1)生成絡合物：取一定比例的鉆鹽和儀鹽溶于水，形成鉆鹽和儀鹽的混合水溶 液；在所述混合水溶液中加入穩定劑混合并攬拌使其混合均勻，得到具有絡合物的反應溶 液；
[0008] (2)純化處理：分別將步驟（1)中所得到的具有絡合物的反應溶液和反應所需的 沉淀劑放入無磁箱式濾干器中進行凈化處理；
[0009] 做共沉淀反應：將步驟似中經過純化處理后的反應溶液和沉淀劑同時加入反 應容器中進行沉淀反應，均勻地共沉淀，形成漿料；所述反應容器為兼具徑向流和軸向流的 反應容器；
[0010] (4)除雜處理：將步驟做中所得到的漿料在水中進行多次浸洗，除去無機鹽、穩 定劑等雜質，得到類球形鉆儀氨氧化物基體；
[0011] (5)干燥定性：將步驟（4)中所得到類球形鉆儀氨氧化物基體在一定溫度下在空 氣氣氛中進行干燥定性；
[0012] (6)重構優化：將步驟巧）中所得到類球形鉆儀氨氧化物基體進行高溫重構優化， 從而得到裡離子動力電池用鉆儀氧化物。
[0013] 采用上述技術方案，一定摩爾濃度的鉆鹽、儀鹽按照一定比例配比，在一定溫度、 流量、PH值、攬拌速度等條件下和存在有穩定劑的混合物的體系下，在兼具徑向流和軸向 流的反應容器中，與沉淀劑進行化學沉淀反應，從而形成氨氧化鉆、氨氧化儀的原子級均 勻混合物而沉淀，然后通過低溫干燥脫水，高溫重構優化，形成了鉆儀氧化物，分子式為 C〇xMg(ix)〇2(0. 9《X<1);其中首先配制反應溶液時通過穩定劑與鉆鹽、儀鹽先形成了絡合 物，具有一定的穩定性，并且運樣控制了沉淀速度，防止了沉淀顆粒的松散狀態，從而提高 了最終所制備的裡離子動力電池用鉆儀氧化物的松裝密度和振實密度；純化處理的主要作 用是有利于后續反應的穩定和改善后續產品的電化學性能；該制備方法通過均相嵌入儀原 子取代部分鉆原子來消除因過渡金屬鉆離子與裡離子的錯位和鉆氧化物的較小晶胞體積 的問題；且通過提高振實密度和質量比能量來消除因儀元素引入所降低的鉆離子數量；從 而提高氧鉆裡系裡離子電池體積比容量、循環壽命、高溫穩定性等電化學性能；所制得的 裡離子動力電池用鉆儀氧化物由于鉆儀各元素分布均勻，由于儀氧鍵的嵌入，使材料中過 度元素與裡離子錯位現象消除，并且與裡離子可錯位的鉆裡離子數量減少，運樣其所制成 的裡電池正極的電性能優，放電平臺不容易衰減，耐大電流充放和過充放，使用壽命長。采 用上述技術方案，獲得的裡離子動力電池用鉆儀氧化物的平均粒徑8~15ym，振實密度 2. 2~2. 8g/cm3;鉆、儀的摩爾比為9~10 :0. 1~3。
[0014] 進一步改進在于，所述步驟（1)中的所述穩定劑為巧樣酸QAA或/和班巧酸 〇4&〇4;所述鉆鹽為氯化鉆、硝酸鉆、硫酸鉆的一種或多種混合；所述儀鹽為氯化儀或/和硝 酸儀。所采用的鉆鹽與儀鹽均是無毒無副作用的，所采用的穩定劑巧樣酸和班巧酸C4&〇4中 均無含氨基團，運樣避免了后續生產過程中氨氮的生成和排放，保護了環境W及避免了對 操作者的身體的傷害。
[0015] 進一步改進在于，所述步驟（1)配制的所述反應溶液中的鉆離子和儀離子的總濃 度為40~130g^，且所述鉆鹽和儀鹽與所述穩定劑的總重量之比為100 :1~1. 5。
[0016] 進一步改進在于，所述步驟（1)中所述鉆鹽和儀鹽與所述穩定劑混合后的攬拌時 間為1~化。為了使穩定劑更好的與鉆鹽、儀鹽形成絡合態，通常將穩定劑與鉆鹽、儀鹽的 水溶液混合后攬拌1~化，確保溶液中的鉆鹽、儀鹽與穩定劑充分接觸。
[0017] 進一步改進在于，所述步驟（2)中的所述沉淀劑為氨氧化鋼或/和氨氧化鐘。
[0018] 進一步改進在于，所述步驟（2)中純化處理的時間為2~化。純化處理時間過長 或過短均不利于后續的沉淀反應，經過大量實驗證明，該處理時間對后續的沉淀反應最為 有利。
[0019] 進一步改進在于，所述步驟（3)中所述反應溶液向反應容器中添加的速度為1~ 2LA，同時所述沉淀劑向反應容器中添加的速度為0. 5~ILA;并確保所述反應溶液與所 述沉淀劑在所述反應容器內處于徑向和軸向運動，徑向流為300~400轉/min,軸向流為 500~600轉/min;調節抑為9~12,反應溫度為70~85°C，反應時間為10~20h;使得 鉆離子和儀離子在穩定劑的作用下，均勻地共沉淀，形成漿料。沉淀反應必須確保反應容器 內的物料處于高線性切削力的徑向和超軸向端流運動環境；且必須在超強多維的體系內進 行，確保料液迅速分散并為顆粒均勻長大創造環境；因此，控制了徑向流和軸向流的速度； 此外向反應容器中添加反應溶液和沉淀劑的速度應控制在一定范圍，沉淀劑添加的速度過 快，粒度難W控制或者容易包裹其他雜質，速度過小，沉淀時間過長，影響效率；同時沉淀劑 的加入量也是為了調節反應的抑值。
[0020] 進一步改進在于，所述步驟（4)除雜處理中的水的溫度為85~95°C。除雜處理主 要的作用是有利于除去在反應過程中生成的鋼基或鐘基有機物等雜質，因此除雜處理中的 水的溫度由所含雜質的種類決定的，除雜處理中的水的溫度過高或過低均可能引起某些雜 質無法去除，而此溫底可W將反應過程中生成的少量鋼基或鐘基有機物在此溫度下，容易 清洗干凈。
[0021] 進一步改進在于，所述步驟巧）中將所述類球形鉆儀氨氧化物基體放入干燥箱， 溫度設置為110~230°c，壓力為0~0. 02Mpa，氧氣體積百分含量15~20%的空氣氣氛條 件下干燥且熱定性，反應時間為1. 5~化。
[0022] 進一步改進在于，所述步驟化）中對干燥定性后的類球