專利名稱：：一種制取鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于制備鋰離子電池材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種制取鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料的方法。技術(shù)背景-鋰離子電池充放電會(huì)引起正極材料鋰含量的變化，從而導(dǎo)致正極材料微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)循環(huán)性能和抗過充性能產(chǎn)生影響，為了對(duì)正極材料的微觀結(jié)構(gòu)以及循環(huán)性能和抗過充性能進(jìn)行分析，需要制取各種鋰含量的脫鋰態(tài)正極材料。至今，國(guó)內(nèi)外鋰離子電池研究工作者都是對(duì)整體鋰離子電池在預(yù)定的充放電制度下獲得已知脫鋰量的正極材料，再將鋰離子電池拆開，去除與脫鋰態(tài)正極材料混合在一起的炭黑、粘結(jié)劑等，獲得脫鋰態(tài)正極材料。這種制取方法存在以下缺點(diǎn)①分離過程繁瑣，混合物不能通過溶解分離，很難獲得足夠純凈的脫鋰態(tài)正極材料；②每個(gè)電池中僅含有極少量正極材料，很難獲得足夠多量的脫鋰態(tài)正極材料；③對(duì)脫鋰態(tài)正極材料的鋰含量計(jì)算不夠準(zhǔn)確。④正極材料粉末顆粒形貌粒度不均勻，充電或放電導(dǎo)致的不同顆粒的鋰離子脫出或嵌入的數(shù)量比例有差異，即電化學(xué)反應(yīng)不均勻，制取的脫鋰態(tài)正極材料顆粒之間成分有差異，不利于準(zhǔn)確分析微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種非充電制取鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料的方法，可以有效地克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的是一種采用化學(xué)反應(yīng)制取鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料的方法，其特征在于操作流程是①將強(qiáng)氧化劑與鋰離子電池的正極材料混合于去離子水中；②用振蕩攪拌裝置對(duì)混合液進(jìn)行振蕩和攪拌，使其進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，得到的生成物有不溶于水的脫鋰態(tài)正極材料和溶于水的物質(zhì)，攪拌時(shí)間應(yīng)隨鋰離子電池的正極材料與強(qiáng)氧化劑種類以及化學(xué)反應(yīng)快慢的不同而不同，以確?；瘜W(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行；③用過濾器將溶于水的生成物過濾掉；④用去離子水對(duì)不溶于水的脫鋰態(tài)正極材料反復(fù)清洗；(D將清洗后的脫鋰態(tài)正極材料在空氣中干燥，便獲得純凈的脫鋰態(tài)正極材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果有①該制取方法是一種常規(guī)的化學(xué)反應(yīng)過程，制取條件要求不高，操作簡(jiǎn)便，容易控制，可以獲得足夠多量的脫鋰態(tài)正極材料，并且根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式就可以計(jì)算得到較為準(zhǔn)確的鋰含量。②該制取方法的化學(xué)反應(yīng)是在水中進(jìn)行的，脫鋰態(tài)正極材料是不溶于水的物質(zhì)，而其他產(chǎn)物易溶于水，通過過濾和反復(fù)用去離子水清洗后可以獲得純凈的脫鋰態(tài)正極材料。(D化學(xué)反應(yīng)在水中進(jìn)行并可以施以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)攪拌，達(dá)到化學(xué)反應(yīng)充分地進(jìn)行。圖1(a)為鋰離子電池正極材料LiCo02的掃描電鏡二次電子像。圖1(b)為電子束沿鋰離子電池正極材料LiCoO2的晶向入射的電子衍射花樣。圖2(a)為制取的鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料Lio.5Co02的掃描電鏡二次電子像。圖2(b)為電子束沿鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料Lio.5Co02的晶向入射的電子衍射花樣。具體實(shí)施方式-例l、脫鋰態(tài)的LixCo02(0<x<l)的制取LiCo02是目前應(yīng)用最廣的鋰離子電池正極材料。如欲制取10克Li。.5Co02，根據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)式2LiCo02+0.5Na2S208—2Li05CoO2+0.5Na2S04+0.5Li2S04(1)(式中各物質(zhì)的分子量:LiCo02為97.88，Na2S2Oj238.13，Li0.5CoO2為94.3，Na2S04為142.04，1^2804為127.96)可計(jì)算出所需LiCo02與Na2S20s的重量分別為10.36克與6.303克。稱取6.303克的強(qiáng)氧化劑Na2S208與10.36克的鋰離子電池正極材料LiCo02，分散在去離子水中，在磁力振蕩儀上連續(xù)振蕩攪拌48小時(shí)，使化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，再將水溶性的生成物Na2S04和Li2S04過濾掉，用去離子水反復(fù)清洗剩余的不溶于水的生成物，在空氣中干燥，即可得到10克純凈的脫鋰態(tài)正極材料Li。.5Co02。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式2LiCo02+xNa2S208—2Li^CoC^+xNa2S04+xLi2S04(2)可計(jì)算出x取不同值時(shí)所需Na2S208與LiCo02的重量比，列于下表中Xx=0.95x=0.90x=0.80x=0.65x=0.50所需Na2S208與LiCo02的重量比6.082%12,16%24.33%42.58%60.82%附圖中圖l(a)和圖2(a)分別為本實(shí)施例中脫鋰前的LiCo02與脫鋰后的00.50)02的實(shí)物照片。圖1(b)和圖2(b)所示的電子衍射花樣存在顯著差別，反映了脫鋰造成1^.50)02相對(duì)于LiCo02的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。例2、脫鋰態(tài)的LixMri204(0<x<l)的制取LiMn204由于價(jià)格更低、不污染環(huán)境而成為有極好應(yīng)用前景的鋰離子電池正極材料。如欲制取10克LiQ.5Mn204，根據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)式2LiMn204+0.5Na2S208—2Li05Mn2O4+0.5Na2S04+0.5Li2S04(3)(式中各物質(zhì)的分子量LiMn204A181.10，Na2S208為238.13，Li05Mn2O4為177.63，Na2S04為142.04，Li2S04為127.96)可計(jì)算出所需LiMn204與Na2S208的重量分別為10.20克與3.351克。按照與例1相同的操作方法，即可得到10克純凈的脫鋰態(tài)正極材料Li。.5Mn204。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式2LiMn204+xNa2S208—2Li'-JVlnA+xNa2S04+xLi2S04(4)可計(jì)算出x取不同值時(shí)所需Na2S208與LiMn204的重量比，列于下表中<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種制取鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料的方法，它是一種常規(guī)化學(xué)反應(yīng)制取法，其特征在于操作流程是①將強(qiáng)氧化劑與鋰離子電池正極材料混合于去離子水中；②用振蕩攪拌裝置對(duì)混合液進(jìn)行振蕩和攪拌，使脫鋰反應(yīng)充分進(jìn)行，得到的生成物有不溶于水的脫鋰態(tài)正極材料和溶于水的物質(zhì)；③用過濾器將溶于水的生成物過濾掉；④用去離子水對(duì)不溶于水的脫鋰態(tài)正極材料進(jìn)行反復(fù)清洗；⑤將清洗后的脫鋰態(tài)正極材料在空氣中干燥，便獲得純凈的脫鋰態(tài)正極材料。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制取鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料的方法，其特征是所述的振蕩攪拌裝置采用的是磁力振蕩儀。全文摘要一種制取鋰離子電池脫鋰態(tài)正極材料的方法，屬于鋰離子電池材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，其特征是將強(qiáng)氧化劑與鋰離子電池正極材料混合于去離子水中，對(duì)混合液進(jìn)行振動(dòng)和攪拌，使其進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，便會(huì)有不溶于水的脫鋰態(tài)正極材料生成，用過濾器將溶于水的其他生成物過濾掉，再用去離子水對(duì)不溶于水的脫鋰態(tài)正極材料進(jìn)行反復(fù)清洗后，在空氣中干燥，便獲得純凈的脫鋰態(tài)正極材料。該制取方法的優(yōu)點(diǎn)是①可以得到純凈和足夠量的脫鋰態(tài)正極材料，以便深入進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析和電極動(dòng)力學(xué)過程機(jī)理分析；②鋰含量計(jì)算方便準(zhǔn)確；③使用普通化學(xué)反應(yīng)器具，操作簡(jiǎn)便，容易控制。文檔編號(hào)H01M4/04GK101378118SQ200810079539公開日2009年3月4日申請(qǐng)日期2008年9月29日優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日發(fā)明者張敏剛,晉民杰,李改蘭,田玉明,閆時(shí)建申請(qǐng)人:太原科技大學(xué)