[发明专利]用于高容量锂离子电池正极材料Li[Li0.13Ni0.30Mn0.57]O2的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别设计用于高容量锂离子电池正极材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂的制备方法。

背景技术

环境污染和能源危机促使人类开发可再生能源，以及发展非矿物燃料动力技术如电动汽车。可再生能源发电利用需要储能电池，电动汽车需要动力电池。锂离子电池是动力与储能电源的最佳选择之一。锂离子电池经过20多年的发展，已成为电子设备的通用电源，但它在可再生能源发电储能以及电动汽车上的广泛应用还有待技术和经济指标的突破，尤其是能量密度。

能量密度与容量和电压成正比。提高锂离子电池的能量密度必须有高嵌锂容量材料提供容量保证、有低嵌锂电位负极材料和高嵌锂电位正极材料提供电压保证。因石墨嵌锂电位已接近锂电极电位，低电位嵌锂负极材料除了直接利用金属锂外没有其他发展空间。因此，提高锂离子电池电压关注点在于正极嵌锂材料。近年来锰基层状富锂氧化物[Li(Li，Mn，Ni，Co)]O₂引起了广泛的关注，这是因为该材料既能提供高电压又能提供高容量(在2-4.8V范围内的嵌锂容量可高达200mAh/g以上)，而且主要含资源丰富的锰，成本低。但是这类材料存在首次容量损失(40～100mAh/g)大的问题。因此制备不可逆容量损失小的锰基层状富锂氧化物是锂离子电池正极材料的重点研究方向之一。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供制备不可逆容量损失小的用于高容量锂离子电池正极材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂的方法。

本发明的用于高容量锂离子电池正极材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在容量大于300ml的烧瓶或烧杯中加入80-120ml去离子水，然后在搅拌条件下加入0.1-5g PVP，并使其充分分散，所述PVP为聚乙烯吡咯烷酮，其K值为27-32；

(2)在300-1000r/min的机械搅拌下，加入2-10g Mn(CH₃COO)₂·4H₂O和1.1-5.5g Ni(CH₃COO)₂·4H₂O，持续搅拌5-10min；

(3)在300-1000r/min的机械搅拌下，缓慢加入20-150ml的1mol/L的KOH溶液，反应1-4h；

(4)将(3)得到的溶液离心、洗涤、过滤，并在100℃真空干燥，得到Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂；

(5)将Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂与LiOH·H₂O按质量比1∶0.60-0.64进行充分混合，然后压制成片；

(6)将(5)步骤得到的片状样品送入马弗炉，以3℃/min的速率升温至450℃，恒温4h，再以3℃/min的速率升温至900-1000℃，恒温6-36h，即可得到所需的Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂。

本发明的用于高容量锂离子电池正极材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂的制备方法还可以是：

所述(1)步骤中加入的PVP与步骤(2)中Mn(CH₃COO)₂·4H₂O的质量比为0.01-0.5∶1。

步骤(2)为在500r/min的机械搅拌下，加入所述的Mn(CH₃COO)₂·4H₂O和Ni(CH₃COO)₂·4H₂O质量比为1.83∶1。