[发明专利]一种球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种球形高电压镍锰酸锂正极材料[Li(Ni_0.5-XMn_1.5M_X)F_yO_4-y]_1-Z•[NO]_Z的制备方法。其步骤为：将镍盐、锰盐溶液均匀混合，再将混合好的金属盐溶液与络合剂溶液、沉淀剂溶液一起并流加入带有底液和保护气体的反应釜中进行共沉淀反应，充分反应后对溢出料进行固液分离，将分离后的固体物料陈化，陈化后对固体物料进行固液分离，得到球形镍锰二元前驱体；然后将锂源与镍锰二元前驱体和M源化合物混合均匀，在富氧气氛条件下进行两次烧结，退火，得到高电压球形镍锰酸锂。本发明制备的材料形貌成球形，具有高电压、高压实、高容量，倍率性能和高温循环性能优良，材料成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种锂电池正极材料及其制备方法，特别涉及一种锂离子电池用球形高电压正极材料的其制备方法。

背景技术

锂离子二次电池比其它可充电电池体系具有更高的能量密度，其应用领域广泛，小至各种便携式电子设备，大到零排放电动车都会使用到可充电的锂离子电池。作为锂离子电池的正极材料，必须满足如下要求：(1)高能量密度；(2)放电时电压变化小，即应具有稳定的放电平台；(3)高功率密度；(4)卓越的循环性能；(5)环境友好；(6)价格便宜。因为能量密度是电压和容量的综合体现，所以同时具有高电压和大容量的电池正极材料显得尤为重要。

目前使用的锂离子电池正极材料,如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄的工作电压都低于4V。向尖晶石型材料LiMn₂O₄中掺杂一定量的过渡金属元素后,对其结构会产生一定的影响，材料的费米能级得到提高,从而可以提高材料的充放电电压过渡金属元素掺杂后的尖晶石系列材料LiM_xMn_2-xO₄(M＝Ni,Mg,Cr,Ti,Co,Al,Fe,Zn,Cu等)具有一个4.5V以上的电压平台，能够满足高电压的需求，在这些材料中，LiNi_0.5Mn_1.5O₄充放电过程中其主要存在一个4.7V左右的平台，对应Ni²⁺/Ni⁴⁺的氧化-还原过程，可以基本消除对应于Mn³⁺/Mn⁴⁺的氧化-还原过程的4V平台，其在常温下有良好的循环性能和高的克容量(＞130mAh/g),但LiNi_0.5Mn_1.5O₄也存在高温下(≥55℃)循环性能差、容量衰减快以及倍率性能一般等问题，通过改变材料形貌(球形)，掺杂包覆，能够提高材料的高温循环性能、降低材料高温下的容量衰减、提高材料倍率性能和振实压实密度，因此分子式为[Li(Ni_0.5-XMn_1.5M_X)F_yO_4-y]_1-Z·[NO]_Z的球形高电压正极材料镍锰酸锂在锂离子动力电池市场有着广阔的的应用前景。