[发明专利]一种锂离子电池用含镁富锂层状正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池用正极材料，具体为一种含Mg富锂层状正极材料Li[Li_xNi_aCo_bMn_cMg_d]O₂及其制备方法，属于锂离子电池正极材料制备的技术领域。

背景技术

随着锂离子电池的应用日益广泛，人们对锂离子电池的要求也在不断提高，尤其是电动汽车迫切需要高安全性、高能量密度、高功率、大容量、长寿命、高环保、低成本的锂离子电池。商业化锂离子电池大部分使用钴酸锂作为正极材料，但其成本高，能量密度有限，难以满足需要，人们迫切需要可替代钴酸锂的材料。层状Li₂MnO₃-LiMO₂固溶体结构材料由于具有较高的比容量(大于200mAh/g)、热稳定性好，循环性能良好、价格低廉而成为近年来研究的热点。但此类材料也存在首次不可逆容量较高、倍率性能不好等缺点。

由于富锂固溶体结构复杂，现阶段主要通过氧化物包覆提高导电性。三元材料通过掺杂改性提高电化学性能的研究已经有很多年，其中以过渡金属离子等替代Ni、Co、Mn三者中某元素较多。如Mg²⁺离子与Ni²⁺离子半径相近，掺入晶格中的Mg²⁺离子在电化学过程中能起到支撑结构作用，从而能改善其耐过充及循环性能。如Luo等人在Synthesis characterization and thermal stability of LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3-zMg_zO₂，LiNi_1/3-zMn_1/3Co_1/3Mg_zO₂and LiNi_1/3-zMn_1/3-zCo_1/3Mg_zO₂.Chem Mater，2010，22:1164-1172中以可溶盐的共沉淀法制备了掺Mg的LiMg_xCo_1-xO₂及LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3-z(MnMg)_z/2O₂正极材料，实验表明Mg掺杂不但提高循环性能，而且焙烧后的颗粒粒径增加改善了材料的热稳定性。