[发明专利]锂离子动力电池多元锰酸锂正极材料

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池多元锰酸锂正极材料。

背景技术

目前商品化锂离子二次电池正极材料大多数是“钴酸锂”(LiCoO₂)，它的比容量较低(130mAh/g左右)，且又需要额外负担负极的不可逆容量损失，其性能几乎已经没有多大可发展余地。又由于钴资源少、价格昂贵，而且，随着单体容量的提高，安全性成为“钴酸锂”电池的主要问题，这些缺陷限制了它的进一步推广。因此，正极材料的研究与改进一直是锂离子二次电池材料研究的关键问题。从整体上讲，新一代电池正极材料的发展已迫在眉睫。

目前，为了提高电池性能、降低成本，世界各国对高性能锂离子电池关键材料其替代物的研究和开发十分活跃。新一轮锂离子二次电池正极材料的研究开发，国内与国外基本是在同一条起跑线上，在许多方面的研究，我国处于领先地位。新型正极材料国内外大都处于实验室研究阶段，还没有看到产业化的报道。“锰酸锂”的突出优点是成本低、安全性能好，但容量相对低一点，且高温稳定性和循环性较差。“镍酸锂”的突出优点是高容量和较低的原料成本，但它的结构的不稳定性引发的安全问题未能得到很好的解决。“镍钴酸锂”容量比钴酸锂和锰酸锂高，合成相对容易，但它的稳定性和安全性能比钴酸锂低，电压平台比钴酸锂低大约0.3伏，特别是高电压稳定性差，产业化在技术上还有一定难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的锂离子动力电池多元锰酸锂正极材料，该新型锂离子动力电池多元锰酸锂正极材料针对迄今已知的“镍酸锂”“镍钴酸锂”及其有关复合物的上述缺点进行了有效的改进，也就是该新型正极材料具有高纯度、高结晶性、高蓄电池容量和结构稳定性等特点，且安全性能好，无记忆效应。

本发明的目的还在于提供了一种新的制备高性能锂离子电池正极材料的工艺，该工艺具有反应时间短，生产成本低，易于产业化等特点。

本发明的技术方案是：

本发明有以下化学式组成：Li_xNi_1-y-z-iCo_yMn_zSr_iO₂(x为0.8≤x≤1.5；y为0＜y≤0.3；z为0＜z≤0.2；i为0＜i≤0.1)。

本发明的技术方案还可通过以下措施来实现：

本发明的制备方法含有下述工艺步骤：将含镍、钴的化合物与含锂的化合物混合均匀后在空气隧道炉内600-1000℃下焙烧6-10h，然后经粉碎、研磨，再与含锰、锶的化合物混合均匀，重新在空气隧道炉内500-800℃下焙烧4-6h，研磨后即得到目标产品。

本发明比现有技术具有如下优点：

采用多步合成法制备锂离子动力电池多元锰酸锂正极材料，可控制材料的结构和形态，改善了电化学性能。使用本发明制成的电池具有工作电压高、能量密度大、安全性能好、自放电小，可快速冲放电等特点，并可做成大容量动力电池组，且无记忆效应。该新材料为典型层状结构，粒径1-15um。该法工艺简单，重现性好，易于产业化。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图

下面结合附图和具体实施方式，对本发明进一步说明。

具体实施方式

一种新型的锂离子动力电池多元锰酸锂正极材料Li_xNi_1-y-z-iCo_yMn_zSr_iO₂(x为0.8≤x≤1.5；y为0＜y≤0.3；z为0＜z≤0.2；i为0＜i≤0.1)的制备方法。将含镍、钴的化合物与含锂的化合物混合研磨均匀后在空气隧道炉内600-1000℃下焙烧6-10h，然后经粉碎、研磨，再与含锰、锶的化合物混合均匀，重新在空气隧道炉内500-800℃下焙烧4-6h，研磨后即得到目标产品，产品比容量为169mAh/g，其充放电循环200次时充放电效率仍达98％以上。