[发明专利]一种羟基共沉淀式熔盐法制备的高振实密度富锂材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种羟基共沉淀式熔盐法制备的高振实密度的富锂材料，属于锂离子电池材料技术领域。

背景技术

锰基层状结构的富锂正极材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)由于具有克比容量高、放电平台宽、热稳定性好、成本低、对环境无污染等优点，被认为是非常有应用前景的下一代锂离子动力电池正极材料的理想选择。由于Li⁺离子占据了过渡金属层的位置，该材料的实际放电比容量可达280mAhg^-1，是目前能够实际应用的正极材料中比容量最高的一种。

众所周知，材料的形貌对其本身电化学性能的影响是非常巨大的。例如，具有较小颗粒尺寸、且无团聚现象的材料，可以明显改善材料的倍率性能；而具有较高结晶度、尺寸均一、且振实密度较高的材料，可以大大提高材料的体积和质量能量密度。目前，对于这类锰基层状结构的富锂正极材料xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)的合成方法主要有固相法和溶胶-凝胶法两种。但是，这两种方法所合成的正极材料振实密度并不高，不利于提高锂离子电池的能量密度。

专利CN102013481公开了一种球形梯度富锂正极材料xLi₂MnO₃- (1-x)Li[Ni_0.4Co_0.2Mn_0.4]O₂ (0.1≤x≤0.4)的合成方法，该方法虽然能够得到较高振实密度的富锂正极材料，但Mn元素的梯度分布较难控制，且烧结时间较长，不利于生产效率的提高。专利CN101582497公布了一种xLi₂MnO₃- (1-x)LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的共沉淀合成方法，此方法制备工艺简单，易于控制，重复性好，然而该方法所合成材料结晶度较差，且尺寸不够均一，不利于提高材料的电化学循环稳定性。 检索专利，还没有发现采用此类方法来制备xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)材料的相关专利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羟基共沉淀式熔盐法制备的高振实密度的富锂材料，其是利用羟基共沉淀法制备出前驱体材料，然后再利用熔盐法进行高温烧结的方式来制备xLi₂MnO₃ ? (1-x)LiMO₂ (M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)正极材料；其可以实现提高材料结晶度、尺寸均一分布的目的，进而提高材料的振实密度，间接地提高锂离子电池的能量密度。

本发明的技术方案是这样实现的：一种羟基共沉淀式熔盐法制备的高振实密度的富锂材料，其特征在于制备方法包括以下步骤：

a）过渡金属盐溶液制备：将可溶性Ni盐、Co盐、Mn盐按照化学计量比溶于适量的去离子水中，配制成一定浓度的过渡金属盐溶液，过渡金属盐溶液浓度为1~5mol·L^-1；

b）羟基共沉淀制备：将上述过渡金属盐溶液缓慢滴入到过量的碱性溶液或者氨水溶液中，然后进行过滤、洗涤和干燥，干燥的温度为80~120^oC，得到羟基共沉淀粉末；