[发明专利]一种层状富锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种层状富锂正极材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料技术领域。

背景技术

锂离子电池以其高能量密度、高安全性、低成本、对环境友好等综合优势，正在逐步取代镍氢电池，成为最有前途的车载动力电池。近年来，人们对锂离子电池的研究热情越来越高，开发的思路和方向也越来越广泛。正极材料是锂离子电池中最重要的部分，它决定着锂离子电池的成本、功率密度和能量密度等多项性能。众多专家和学者认为，正极材料最终将向高容量和高电压两个方向发展，从而进一步提高锂离子电池的能量密度，使其能够大规模的应用于新能源汽车上。

近些年来，一种具有层状结构的正极材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)受到了人们的广泛关注。该材料比容量较高，实际可以达到250mAhg^-1，这就大大提高了以其作为正极材料的锂离子电池的能量密度。但是，由于该材料属于锰基正极材料，在循环过程中可能会出现Mn元素溶解于电解液中，导致材料的循环性能下降。鉴于此，本专利将采用传统球磨式熔盐法制备具有较高结晶度和较大颗粒尺寸的层状富锂材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)，从而降低材料的比表面积，提高该材料的电化学性能。

检索专利，还没有发现采用球磨式熔盐法来制备这类富锂材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)的相关专利。

发明内容

本发明的目的是提供一种层状富锂正极材料的制备方法，其制备出一种锂离子电池用高容量层状富锂正极材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)，该制备工艺简单，所合成材料具有比表面积小、结晶度高、分布均匀等优点，非常有利于提高材料的循环稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：一种层状富锂正极材料的制备方法，其特征在于其制备方法，具体步骤如下：

a）将熔盐、Li盐、Ni盐、Co盐、Mn盐按照摩尔比分散于有机溶剂中，Li盐、Ni盐、Co盐、Mn盐为反应原料，反应原料为Li盐、Mn盐与Ni盐或Co盐制成，或四种盐混合制成，其混合的比例按照摩尔比搭配，通过球磨机进行研磨搅拌，研磨时间为10~24小时，所述熔盐与Ni盐、Co盐、Mn盐三种盐的摩尔比为； n(熔盐)：n（Ni盐+Co盐+Mn盐）=（3-15）：1分散到有机溶剂中，形成浆液的浓度为1-5mol/l; 

b）将上述搅拌后浆液烘干，烘干温度为80~120^oC，烘干时间为5~36小时，得到前驱体粉末；

c）将前驱体粉末置于马福炉中进行烧结，烧结过程包括“升温”、“恒温烧结”、“再升温”、“再恒温烧结”、“降温”五个过程，“升温”过程中，升温速率为5~25^oC/min；“恒温烧结”过程中，烧结温度为350~700^oC，烧结时间为3~10小时；“再升温”过程中，升温速率为5~25^oC/min；“再恒温烧结”过程中，烧结温度为800~925^oC，烧结时间为2~10小时；“降温”后得烧结后粉末；