[发明专利]锂离子蓄电池正极材料与双合金法制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，特别涉及一种锂离子蓄电池正极材料。

背景技术

锂离子电池是新一代的绿色高能电源，具有很高的体积比能量和质量比能量，具有无记忆效应、自放电率低的优点。

锂离子电池能源的正极材料和负极材料相比研究较为滞后，成为制约锂离子电池正体性能进一步提高的关键因素。

目前锂离子电池正极材料存在的问题是：LiCoO₂的价格较高，价格较高之原因是Co的价格较高，全世界钴的储量仅有几百万吨，价格不稳定。LiMn₂O₄虽然原材料成本低，但有下述缺点：

1.深度放电过程中，当Mn的化合价为3.5时，使尖晶石晶格在体积上发生变化，电极成份丢失。

2.电解液在高压充电时不稳定，导致电池经多次循环后会发生容量衰减。

3.在电解液中会逐渐溶解发生岐化反应，锰的溶解与电介液中存在的HF有关，HF来源于电介质盐，LiPF₆对水非常敏感。因为LiPF₆+H₂O→LiF+PoF₃+2HF。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提出一种电化学性能好、价格适中的锂离子电池的正极材料。

本发明的目的是通过下述技术实现的：本发明中正极材料的制备分以下几个步骤：

1.以Li₂Co₃、LiOH、LiNO₃、MnO₂、Mn(NO₃)₂、MnCo₃、Al(NO₃)₃·9H₂O、Co(NO₃)₂、6H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O、La₂O₃、Nd₂O₃、Y₂O₃、Ce₂O₃为原料配成：

Li[Ni_(0.72-E)Co_(0.16-E)Mn_(0.12-E)R_3E]O₂材料，其中R代表稀土元素La、Ce、Y、Nd，0.01≤E≥0.03。将原材料加入水中，在70℃下不断搅拌，将饱和柠檬酸溶液加入。再与70℃恒温陈化2h。该凝胶于115℃左右脱水，将脱水后的物料在460-550℃烧结4h，再升温到900-1000℃恒温20-25h，在炉中降到室温，备用料编号为A₁。

2.以Li[Ni_0.45-XMn_0.40-yCo_0.15-XAl_2XSi_y]O₂配方，其中0.01≤y≥0.05，0.01≤x≥0.03，按配方中成分配好料，加入到柠檬酸与乙醇的溶液中，发生部分中和反应，形成低聚物，进行缩聚反应，在740-780℃下合成，保温20-30h，冷却到室温，备用料编号为A₂。

3.将一定量异丙醇铝溶于异丙醇溶剂中，加入纯水，使其水解缓慢生成Al(OH)₃沉淀、备用，作为编号A₃。将上述编号按A₁：A₂：A₃＝1：0.5-2：0.5-3的比例混合均匀。

4.将A₁、A₂、A₃料均匀混合之后，在窑炉中400-600℃烧结2-8h，降到室温，得到产品。

为了改善本说明书背景技术中所述目前此正极材料生产中存在的问题，本专利的创造性制备技术再作如下的补充：

1.元素替代，提高材料的电化学性能，如配方：