一種鋰離子電池正極材料的制備方法與流程
本發明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，屬于新能源鋰電池正極材料技術領域。
背景技術：
對于鋰離子電池，正極材料是其最主要的組成部分，也是決定其電化學性能的最關鍵部分，所以正極材料的性能極大的影響了鋰離子電池的性能，因此使用較好的制備工藝制備正極材料也是非常必要的。
目前主要的合成納米片方法主要有共沉淀法、水熱法、離子交換法、溶膠-凝膠法等，普通沉淀法合成的顆粒較厚，不能形成單晶納米片；采用水熱法雖然能形成形貌極好的單晶納米片，但其工藝成本較高。
超聲波是一種機械波，在液體介質傳播過程中它引起媒質分子以其平衡位置為中心的振動，媒質受到的作用力足夠大，分子間的平均距離就會增大到超過極限距離，從而破壞液體結構的完整性，導致出現空腔和空穴，但這些空穴在相繼而來的聲波正壓下又將向內壓縮，其結果是一些空化泡將進入持續振蕩階段，而另一些空化泡將完全崩潰，當這些微小的氣泡破裂時，產生瞬間的高溫、高壓，形成所謂的“熱點”，產生強烈的沖擊波，對共沉淀過程起到明顯的加速作用，使晶格生長完整，得到顆粒結晶度更高；另一方面超聲波使液體出現湍流的力學特性，降低擴散阻力，同時使固體表面膜破壞，加速了傳質過程，大大提高了產物的收率，同時能更好地改善顆粒的尺寸和空間分布，最終達到均勻分散的目的。表面活性劑可以作為控形劑，在形核階段附著于新形成的顆粒表面，阻止其顆粒進一步長大，同時起到控形作用，使形成的顆粒在長大過程中擇優生長，最終形成單晶納米片。
技術實現要素：
本發明所使用的方法是共沉淀和高溫固相法的組合：共沉淀法制備出混合均勻的氫氧化物前驅體，再經過噴霧干燥后高溫固相法燒結處理后得到均一的球形氧化物前驅體，最后將球形氧化物前驅體摻鋰固相燒結得到電化學性能良好的球形正極材料。
本發明提供一種鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）配制濃度為0.5～4mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A；
（2）配制沉淀劑和絡合劑的混合溶液，得到溶液B，其中沉淀劑的濃度為2～4mol/L，絡合劑的濃度為0.2～3mol/L；
（3）將表面活性劑與水按照1g表面活性劑比100mL水的比例，混合均勻，滴加氨水將混合液的pH值調至10～13，得到溶液C；
（4）按照溶液A中的金屬離子與溶液B中沉淀劑的摩爾比為1∶（2.1～3）的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，其中溶液A和溶液C的體積比為1∶(5～7），滴加過程控制溶液C中pH值為10～13，溫度為40～70℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌的協同作用下，直至滴加完畢后停止滴加，得到懸浮液；
（5）將步驟（4）的懸浮液洗滌至中性，持續超聲振動分散的懸浮液進行噴霧干燥；
（6）將步驟（5）的產物在500～700℃焙燒3～8h，隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與鋰源按質量比為（1.1～3.6）∶1的比例混合，再將混合物進行焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按5-10℃/min的升溫速率升溫至450～650℃，保溫60～180min，然后按5-10℃/min的升溫速率升溫至750～950℃，保溫600～900min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料。
優選的，步驟（1）所述金屬鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、醋酸鎳、硫酸錳、硝酸錳、醋酸錳、硫酸鈷、硝酸鈷、醋酸鈷中的一種或幾種的任意比例混合。
優選的，步驟（2）所述沉淀劑為NaOH和/或KOH；所述絡合劑為氨水、檸檬酸或乙二胺四乙酸二鈉。
優選的，步驟（3）所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉C18H29NaO3S、聚乙烯吡咯烷酮(C6H9NO)n、油胺9-十八烯胺CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2NH2、C20H37NaO7S（氣溶膠）、十六烷基三甲基溴化銨C16H33(CH3)3NBr 或雙十二烷基二甲基溴化銨C26H56BrN。
優選的，步驟（5）噴霧干燥時風機頻率為20～60Hz，蠕動泵轉速為20～60r/min，通針間隔時間為4.0s。
優選的，步驟（7）所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰或硝酸鋰。
本發明的優點和有益效果為：
使用表面活性劑能夠有效地控制結晶的形貌，使合成產物具有明顯的片狀結構；噴霧干燥出來的產物團聚成的顆粒大小均勻，為后面焙燒得到尺寸均一的球形顆粒打好了基礎；噴霧干燥也為制備球形氧化物提供了一個高效、簡便又省時的方法；而球形結構的電極材料又能有效的提高電池的性能。
附圖說明
圖1為本發明實施例1步驟（5）得到的產物的TEM圖；
圖2為本發明實施例1步驟（5）得到的產物的TEM衍射光斑圖；
圖3為本發明實施例1步驟（6）產物的 XRD圖；
圖4為本發明實施例1得到的鋰離子電池正極材料的XRD圖；
圖5為本發明實施例1得到的鋰離子電池正極材料做成鋰離子電池的首次充放電圖；
圖6為本發明實施例2步驟（5）得到的產物的TEM圖；
圖7為本發明實施例2步驟（5）得到的產物的SEM圖；
圖8為本發明實施例2步驟（6）產物的SEM圖；
圖9為本發明實施例2得到的鋰離子電池正極材料做成鋰離子電池的首次充放電圖；
圖10為本發明實施例3步驟（5）得到的產物TEM圖；
圖11為本發明實施例3步驟（6）產物的SEM圖；
圖12為本發明實施例3得到的鋰離子電池正極材料的XRD圖；
圖13為本發明實施例7步驟（5）得到的產物的TEM圖；
圖14為本發明實施例7步驟（5）得到的產物的SEM圖；
圖15為本發明實施例7步驟（6）產物的SEM圖；
圖16為本發明實施例7得到的鋰離子電池正極材料的XRD圖。
具體實施方式
下面結合具體的實施例進一步說明本發明，需要指出的是，以下實施例只用于說明本發明的具體實施方法，并不能限制本發明權利保護范圍。
實施例1
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為2mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為摩爾比為5∶2∶3的硫酸鎳、硫酸錳和硫酸鈷的混合物；
（2）用蒸餾水配制沉淀劑氫氧化鉀與絡合劑氨水的混合溶液，得到B溶液，氫氧化鉀的濃度為3mol/L，氨水的濃度為2mol/L；
（3）將3g表面活性劑倒入盛有300mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至11，得到溶液C，其中表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮；
（4）按照溶液A中金屬陽離子與溶液B中沉淀劑的摩爾比為1∶2.1的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制反應釜中溶液的pH值為11，溫度為50℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節溶液A和溶液B的滴加速率控制反應體系的pH值為11；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率60Hz，蠕動泵轉速60r/min，通針間隔時間為4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的鎳鈷錳復合氫氧化物；
（6）將步驟（5）所得的產物以500℃焙燒5h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與碳酸鋰按質量比為2.5∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中進行焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按8℃/min的升溫速率升至500℃，保溫60min，然后又按8℃/min的升溫速率升至850℃，保溫720min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料（LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2）。
本實施例步驟（5）所得到的產物的TME圖像如圖1，可以看出是明顯的正六邊形納米片狀結構，尺寸在300nm左右，由圖2衍射光斑圖可以看出，產物為密排六方結構；本實施例步驟（6）所得到的球形氧化物的XRD圖，如圖3，可以從相結構看出其中主要物質為MnCo2O4；所得到的鋰離子電池正極材料的XRD，如圖4所示，可以看出所制備的正極材料屬于六方晶系R3m空間群，具有典型α-NaFeO2層狀結構，且沒有雜峰，峰形尖銳，說明產物結晶較好，且純度較高，圖5所示為鋰離子電池正極材料做成鋰離子電池的首次充放電圖，從圖中可以看出，在0.1C的倍率下首次放電比容量為162mAhg-1。
實施例2
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為4mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為摩爾比為5∶1∶4的醋酸鎳、硝酸錳和硝酸鈷的混合物；
（2）再用蒸餾水配制沉淀劑與絡合劑檸檬酸的混合溶液，得到B溶液，沉淀劑為濃度為4mol/L氫氧化鈉和濃度為4mol/L氫氧化鉀混合的混合物，檸檬酸的濃度為1mol/L；
（3）將3.5g表面活性劑倒入盛有350mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至12，得到溶液C，其中表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；
（4）按照溶液A中金屬陽離子與溶液B中沉淀劑的摩爾比為1∶2.5的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制反應釜中溶液的pH值為12，溫度為60℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節溶液A和溶液B的滴加速率控制反應體系的pH值為12；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率40Hz，蠕動泵轉速40r/min，通針間隔時間為4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的鎳鈷錳復合氫氧化物；
（6）將步驟（5）所得的產物以600℃焙燒4h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與氫氧化鋰按質量比為3∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按5℃/min的升溫速率升至450℃，保溫120min，然后又按8℃/min的升溫速率升至950℃，保溫600min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料（LiNi0.5Co0.1Mn0.4O2）。
本實施例步驟實施例2中步驟（5）的產物的TEM圖，如圖6，可以看出其尺寸為100nm左右的片狀結構，如圖7所示SEM圖，可知為顆粒結構；如圖8是制備得到的球形氧化物的SEM圖，可是步驟（6）得到的產物為球形結構；圖9為所制備的正極材料在0.1C的倍率下首次放電圖，可以看出其首次放電比容量為158mAhg-1。
實施例3
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為3mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為摩爾比為5∶3∶2的醋酸鎳、醋酸錳和醋酸鈷的混合物；
（2）再用蒸餾水配制沉淀劑氫氧化鈉與絡合劑乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液，得到B溶液，其中氫氧化鈉的濃度為4mol/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為0.2mol/L；
（3）將2.5g表面活性劑倒入盛有250mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至10，得到C溶液，其中表面活性劑為油胺；
（4）按照溶液A中金屬陽離子與溶液B中沉淀劑的摩爾比為1∶3的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制溶液pH值為10，溫度為70℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節溶液A和溶液B的滴加速率控制反應體系的pH值為10；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率20Hz，蠕動泵轉速20r/min，通針間隔時間為4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的鎳鈷錳復合氫氧化物；
（6）將步驟（5）所得的產物在以700℃焙燒3h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與硝酸鋰按質量比為2∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按10℃/min的升溫速率升至650℃，保溫80min，然后又按5℃/min的升溫速率升至750℃，保溫900min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料（LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2）。
本實施例步驟（5）的產物的TEM圖像，如圖10，可以看出其為明顯的正六邊形納米片狀結構，其尺寸300nm左右；本實施例步驟6得到氧化物的圖像，如圖11，可以看出其為直徑為3um左右的球形。
實施例4
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為3mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為摩爾比為8∶1∶1的硫酸鎳、硫酸錳和硫酸鈷的混合物；
（2）用蒸餾水配制沉淀劑氫氧化鈉與絡合劑氨水的混合溶液，得到溶液B，其中氫氧化鈉的濃度為2mol/L，氨水的濃度為3mol/L；
（3）將3.5g表面活性劑倒入盛有350mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至13得到溶液C，其中表面活性劑是氣溶膠；
（4）按照溶液A中的金屬離子與溶液B沉淀劑的摩爾比為1∶3的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制溶液pH值為13，溫度為40℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節A和B溶液的滴加速率來控制反應體系的pH值為13；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率60Hz，蠕動泵轉速60r/min，通針間隔時間4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的鎳鈷錳復合氫氧化物；
（6）將步驟（5）所得的產物在500℃焙燒8h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與碳酸鋰按質量比為1.5∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按8℃/min的升溫速率升至550℃，保溫180min，然后又按5℃/min的升溫速率升至850℃，保溫600min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)。
本實施例得到的正極材料制備的鋰離子電池在0.1C的倍率下首次放電比容量為191mAhg-1。
實施例5
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為0.5mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為硫酸錳；
（2）再用蒸餾水配制沉淀劑氫氧化鉀與絡合劑檸檬酸的混合溶液，得到B溶液，其中氫氧化鉀的濃度為2mol/L，檸檬酸的濃度為0.5mol/L；
（3）將3g表面活性劑倒入盛有300mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至11.3，得到C溶液，其中表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨；
（4）按照溶液A中的金屬離子與溶液B沉淀劑的摩爾比為1∶2.6的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制溶液pH值為11.3，溫度為50℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節溶液A和溶液B的滴加速率控制反應體系的pH值為11.3；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率30Hz，蠕動泵轉速30r/min，通針間隔時間為4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的氫氧化錳；
（6）將步驟（5）所得的產物在700℃焙燒3h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與氫氧化鋰按質量比為3.6∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按6℃/min的升溫速率升至600℃，保溫90min，然后又按8℃/min的升溫速率升至950℃，保溫720min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料(LiMnO2)。
本實施例得到的正極材料制備的鋰離子電池在0.1C的倍率下首次放電比容量為124mAhg-1。
實施例6
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為4mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為硝酸鈷；
（2）再用蒸餾水配制沉淀劑氫氧化鈉與絡合劑氨水的混合溶液，得到B溶液，其中氫氧化鈉的濃度為4mol/L，氨水的濃度為3mol/L；
（3）將3g表面活性劑倒入盛有300mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至10，得到C溶液，其中表面活性劑為雙十二烷基二甲基溴化銨；
（4）按照溶液A中的金屬離子與溶液B沉淀劑的摩爾比為1∶2.7的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制溶液pH值為10，溫度為60℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節溶液A和溶液B的滴加速率控制反應體系的pH值為10；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率60Hz，蠕動泵轉速20r/min，通針間隔時間為4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的氫氧化鈷；
（6）將步驟（5）所得的產物在600℃焙燒6h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與硝酸鋰按質量比為1.5∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按9℃/min的升溫速率升至550℃，保溫120min，然后又按10℃/min的升溫速率升至800℃，保溫800min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料（LiCoO2）。
本實施例得到的正極材料制備的鋰離子電池在0.1C的倍率下首次放電比容量為133mAhg-1。
實施例7
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為1mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為醋酸鎳；
（2）再用蒸餾水配制沉淀劑氫氧化鉀與絡合劑氨水的混合溶液，得到B溶液，其中氫氧化鉀的濃度為3.5mol/L，氨水的濃度為2mol/L；
（3）將2.5g表面活性劑倒入盛有250mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至13，得到C溶液，其中表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮；
（4）按照溶液A中的金屬離子與溶液B沉淀劑的摩爾比為1∶3的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制溶液pH值為13，溫度為70℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節溶液A和溶液B的滴加速率控制反應體系的pH值為13；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率20Hz，蠕動泵轉速60r/min，通針間隔時間為4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的氫氧化鎳；
（6）將步驟（5）所得的產物在550℃焙燒7h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與醋酸鋰按質量比為1.1∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按7℃/min的升溫速率升至600℃，保溫60min，然后又按每10℃/min的升溫速率升至900℃，保溫780min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料（LiNiO2）。
本實施例步驟（5）的氫氧化物的TEM圖像如圖13，可以看出為納米片狀，且有呈現三角形或六邊形結構；本實施例步驟（5）所得到的氫氧化物的SEM圖，如圖14，可以看出其為分散均勻的小顆粒；本實施例得到的球形氧化物的SEM圖，如圖15，可以看出其為球形結構。
實施例8
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為2.5mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為摩爾比為1∶1 的硫酸鎳和硫酸鈷混合的混合物；
（2）再用蒸餾水配制沉淀劑氫氧化鉀與絡合劑氨水的混合溶液，得到B溶液，其中氫氧化鉀的濃度為3mol/L，氨水的濃度為3mol/L；
（3）將2.5g表面活性劑倒入盛有250mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至13，得到C溶液，其中表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮；
（4）按照溶液A中的金屬離子與溶液B沉淀劑的摩爾比為1∶2.5的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制溶液pH值為13，溫度為40℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節溶液A和溶液B的滴加速率控制反應體系的pH值為13；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率30Hz，蠕動泵轉速50r/min，通針間隔時間為4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的鎳鈷復合氫氧化物；
（6）將步驟（5）所得的產物在600℃焙燒5h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與氫氧化鋰按質量比為3∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按5℃/min的升溫速率升至500℃，保溫100min，然后又按6℃/min的升溫速率升至850℃，保溫660min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料（LiNi0.5Co0.5O2）。
本實施例得到的正極材料制備的鋰離子電池在0.1C的倍率下首次放電比容量為155mAhg-1。
實施例9
本實施例所述鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括以下步驟：
（1）用50mL的蒸餾水配制濃度為3mol/L的金屬鹽溶液，得到溶液A，其中金屬鹽為摩爾比為1∶3的硝酸鎳和醋酸錳混合的混合物；
（2）再用蒸餾水配制沉淀劑氫氧化鉀與絡合劑乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液，得到B溶液，其中氫氧化鉀的濃度為2mol/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為1mol/L；
（3）將3g表面活性劑倒入盛有300mL蒸餾水反應釜中，并混合均勻，再滴加氨水將溶液的pH調至11，得到C溶液，其中表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮；
（4）按照溶液A中的金屬離子與溶液B沉淀劑的摩爾比為1∶2.1的比例，將溶液A和溶液B同時逐滴滴加到溶液C中，反應過程中控制溶液pH值為11，溫度為50℃，在惰性氣氛、超聲波空化和攪拌分散的協同作用下反應直至滴完，得到懸浮液，其中，超聲功率按溶液體積控制在1800W每升溶液，通過調節溶液A和溶液B的滴加速率控制反應體系的pH值為11；
（5）將步驟（4）的懸浮液用蒸餾水洗滌至中性，然后使用超聲波保持振動分散，將超聲波持續振動分散的懸浮液噴霧干燥，噴霧干燥條件為風機頻率50Hz，蠕動泵轉速40r/min，通針間隔時間為4.0s，所得到的產物為噴霧干燥后的鎳錳復合氫氧化物；
（6）將步驟（5）所得的產物在650℃焙燒6h，再隨爐冷卻到室溫，得到球性氧化物；
（7）將步驟（6）的產物與醋酸鋰按質量比為1.5∶1的比例混合，再將得到的混合物放入電阻爐中焙燒，焙燒工藝為：在室溫下，按7℃/min的升溫速率升至500℃，保溫150min，然后又按9℃/min的升溫速率升至820℃，保溫700min，最后隨爐冷卻到室溫，所得產物即為鋰離子電池正極材料（LiNi0.5Mn1.5O4）。
本實施例得到的正極材料制備的鋰離子電池在0.1C的倍率下首次放電比容量為128mAhg-1。
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