[发明专利]一种改进的低热固相反应制备层状富锂锰镍氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备技术领域，具体涉及了一种改进的低热固相反应制备层状富锂锰镍氧化物材料的方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、比容量高、工作温度范围宽、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、可快速充放电和无环境污染等突出的优点，是摄像机、移动电话、笔记本电脑、便携式测试仪等电子装置小型轻量化的理想电源。同时，锂离子电池也将成为理想的电动汽车用轻型高能动力源和安全高效的储能电源。锂离子电池尤其是大型锂离子电池的推广应用，对电芯的一致性和安全性以及价格提出了更苛刻的要求，其中降低关键材料的原料成本、简化制备工艺、批量稳定生产尤为重要。

在锂离子储能电池正极材料中，层状富锂锰镍氧化物Li_1+xMn_yNi_1-x-yO₂（其中0≤x≤1/3，0≤y≤1, 0≤x+y≤1）的理论比容量高达380mAh/g，是尖晶石LiMn₂O₄理论容量（148mAh/g）或橄榄石结构的LiFePO₄材料（理论容量170mAh/g）的两倍多；层状富锂锰镍氧化物实际比容量也能达到200～250mAh/g，远远高于层状结构的LiCoO₂的实际比容量（140mAh/g）；而且，富锂锰镍氧化物的主要原料储量丰富，材料具备价格优势，因此Li_1+xMn_yNi_1-x-yO₂的设计和使用有望实现能量存储和转换更低的成本$/Wh。

具有层状结构富锂锰镍氧化物作为锂离子电池正极材料的研究已有公开。Ilion在专利EP1189296A2中提出了采用液相法合成了材料Li_1+x(Mn_1-uNi_u)_1-yCo_yO₂(u≈0.5，y<1/3，x>0)。申请人本组的专利ZL200610114206.2提出了液相共沉淀法合成制备了材料Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂(0<x≤1/4)。Yong Joon Park等人（Yong Joon Park, Young-Sik Hong, xianglan Wu, et al, structural investigation and electrochemical behavior of Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂ compounds by a simple combustion method, Journal of Power Sources, 129(2004): 288-295）采用燃烧合成法制备出了Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂层状富锂的镍锰氧化物电极材料。J.-H. Kim等人（J.-H. Kim, Y. –K. Sun, Electrochemical performance of Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂ cathode materials synthesized by a sol-gel method，Journal of Power Sources,119-121(2003): 166-170）采用溶胶凝胶法合成了层状富锂的镍锰氧化物电极材料。