[发明专利]一种高容量锂离子电池镍锰正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种高容量锂离子电池镍锰正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的二次电池，具有比容量高、电压高、安全性好的特点，广泛应用于电动汽车、移动电话、笔记本电脑的驱动电源。

正极材料时锂离子电池中的关键材料，目前得到广泛应用的锂离子电池，其正极材料正经历着不断的更新与改良中。随着科技的发展，各种采用锂离子电池的数码产品更新升级速度很快，产品大都趋于便携化、经济化，这就要求锂离子电池产品要向高能量密度、低成本方向发展，近年来以价格昂贵的LiCoO₂正极材料为主的锂电池厂家已经很难降低成本。而锰酸锂作为钴酸锂的替代品，成本较低，但其其结构不稳定，容易发生晶相的转变，导致容量衰减严重，以及高温稳定性差。

尖晶石型镍锰酸锂是在锰酸锂基础上发展起来的，可逆容量为146.7mAh/g，电压平台为4.7V左右，比锰酸锂的4 V电压平台要高出15%以上，高温下的循环稳定性比原有的锰酸锂有了质的提升，但是其与钴酸锂相比，能量密度偏低。因此，迫切需要提供一种成本低，容量高的锂离子正极材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高容量锂离子电池镍锰正极材料的制备方法，使用该方法制备的正极复合材料的锂离子电池具有比容量大、成本低、高温安全性能和高温循环性能好等特点。

为了实现上述目的，本发明提供的一种高容量锂离子电池镍锰正极材料的制备方法包括如下步骤：

步骤1，制备镍锰酸锂

按摩尔比Ni:Mn=1:3配置硫酸镍和硝酸锰混合溶液，将沉淀剂滴入到硫酸镍和硝酸锰混合溶液中形成共沉淀溶液，沉淀剂滴入过程中，搅拌共沉淀溶液，并补入氨水，控制pH值在12-14，确保镍和锰离子完全沉淀，将所得的共沉淀溶液在90-100℃下加热浓缩至粘稠状，120-160℃下烘干6-8h；

干燥的共沉淀物研磨后于600-800℃预烧2-4h，冷却，然后将预烧产物充分研磨成粉末状，空气环境中，于800-900℃下反应1-2h，经快速冷却后进行球磨，制得镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄；

步骤2，制备LiCoO₂和LiNi_0.5Mn_1.5O₄混合物

将LiCoO₂与LiNi_0.5Mn_1.5O₄两种材料按重量比1:3-3:1混合均匀将混合后的物料以10-15℃/min的速度升温，在600-800℃下恒温烧结8-12h，冷却后得到LiCoO₂和LiNi_0.5Mn_1.5O₄混合物；

步骤3，包覆氧化铬

将所述LiCoO₂和LiNi_0.5Mn_1.5O₄混合物、熔融剂与氧化铬按照摩尔比1:(0.1-0.2): (0.05-0.06)混合，加入到融合设备当中，融合温度为800-1000℃，调节转速为6000-6500rpm，融合时间为2-3h，于1100-1200℃放置6-8h，冷却至室温获得表面包覆有氧化铬的改性镍锰正极材料。

其中，步骤1中所述沉淀剂优选为氢氧化锂。

其中，步骤3中所述熔融剂优选为氢氧化锂。

本发明第二个目的是提供一种上述任意方法制备的锂离子电池镍锰正极材料。

本发明制备的锂离子电池正极材料，采用了镍锰酸锂与钴酸锂混合，并均匀包覆了氧化铬材料，因此在降低了制造升本的同时，还具有较高的能量密度，且在高温情况下也具有良好的循环稳定性，用于锂离子电池时，比容量高，高温性能好，使用寿命长。

具体实施方式

实施例一

制备镍锰酸锂

按摩尔比Ni:Mn=1:3配置硫酸镍和硝酸锰混合溶液，将氢氧化锂滴入到硫酸镍和硝酸锰混合溶液中形成共沉淀溶液，沉淀剂滴入过程中，搅拌共沉淀溶液，并补入氨水，控制pH值在12，确保镍和锰离子完全沉淀，将所得的共沉淀溶液在90℃下加热浓缩至粘稠状，转入鼓风干燥箱120℃下烘干8h。