[发明专利]一种锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于锂离子电池的，特别涉及一种高容量，高性能的锂离子正极材料。

背景技术

随着经济和社会的发展，人们对生存环境的质量要求也越来越高，替代石油等传统污染环境的能源是一个发展大势所趋。电能清洁安全，运输方便，目前储存是最大的难题。近年来，锂离子电池发展迅猛，具有众多优点。但由于锂离子电池本身的容量和能量都不高，所以它们只能应用在手机、笔记本电脑和数码相机等小型电器中，无法满足电动车大型用电器的要求。其技术瓶颈就是正极材料，正极材料的容量不高，导致整个电池的容量、能量不高。

目前，多元富锂正极材料主要以Mn、Ni、Co复合材料为主，这些材料在0.1C倍率下放电比容量可达到200mAh/g以上，倍率充放电性能好，寿命长达1000次以上，适合用作动力电池。

发明内容

本发明的目的，是改善现有技术的电化学性能，尤其是容量性能，提供一种在电流密度20mA/g下比容量高达300mAh/g，在电流密度200mA/g下比容量达200mAh/g以上的锂离子电池的正极材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种锂离子电池正极材料的制备方法，步骤如下：

（1）将乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰、磷酸锰其中的一种和乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍、磷酸镍其中的一种及乙酸钴、硝酸钴、硫酸钴、磷酸钴其中的一种，按照锰镍钴三种元素的摩尔比1：0～0.35：0～0.35，溶解到摩尔倍数5～10倍的水中，再加入与锰镍钴三种元素总量的摩尔比为0.01～0.20：1的钼盐共溶解，搅拌并加入氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵或者碳酸钠，使各种金属离子沉淀下来，再用氨水溶液将pH调至8以上；再过滤沉淀，将沉淀烘干；

（2）或者另将一份乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰、磷酸锰其中的一种和乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍、磷酸镍中的一种及乙酸钴、硝酸钴、硫酸钴、磷酸钴的一种按锰镍钴三种元素的摩尔比1：0～0.35：0～0.35溶解到到摩尔倍数5～10倍的水中，搅拌并加入氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵、碳酸钠等，使各种金属离子沉淀下来，再用氨水溶液pH调至8以上；再过滤沉淀，将沉淀烘干，然后再加入金属钼粉、二氧化钼或者三氧化钼机械混合，加入量为0.01～0.20：1；

（3）将步骤（1）制成沉淀物或者将步骤（2）制成的混合物按锰镍钴元素总和与锂元素摩尔比1:1.2～1.68的比例加入碳酸锂或者氢氧化锂作为锂源，机械混合，然后于400～600℃下煅烧10h，再于800～950℃下煅烧1～10h，制成锂离子电池正极材料。

所述步骤（1）的钼盐为钼酸，钼酸钠，钼酸铵，磷钼酸，硫化钼或者氯化钼。

本发明的有益效果：

加入钼改性三元富锂正极材料后，提高了其容量及电化学性能。将烧好的正极材料和PVDF（聚偏氟乙烯）及乙炔黑按重量比8:1:1混合磨匀后，加入NMP（氮甲基吡咯烷酮）调成浆状，涂在集流体上，烘干，制作出正极片。以金属锂做为对电极，PP/PE/PP(celgard2000)作为隔膜，电解液是溶于体积分数为1:1的EC/DMC（碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯）混合溶剂的LiPF₆（六氟磷酸锂）溶液，其浓度为1mol/L组装成CR2032扣式电池。在2～4.8V，电流密度20mA/g下充放电，放电容量可达300mAh/g。在电流密度200mA/g下充放电的容量达240mAh/g以上。在电流密度200mA/g下充放电循环100次，容量保持率在85%以上。

附图说明

图1是本发明实施例1正极材料的循环寿命图；

图2是本发明实施例7正极材料的EDS能谱图。

具体实施方

本发明采用原料均为市售的化学纯试剂，下面通过具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

（1）将乙酸锰、乙酸镍、乙酸钴按照锰镍钴三种元素的摩尔比1：0.25：0.25溶解到这三种元素的摩尔总和的8倍的水中，再加入与锰镍钴三种元素总量的摩尔比为0.05：1的磷钼酸共溶解，油浴加热到50℃，搅拌加入氨水，直到完全沉淀，pH到8以上，溶液呈碱性。在转速为10000r/min的离心机里离心沉淀，去掉上清液，将沉淀用水清洗后置于120℃烘箱中烘干；

（2）将步骤（1）烘干后的沉淀物，按锰镍钴元素总和与锂元素摩尔比1:1.5加入碳酸锂作为锂源，机械混合；然后于400℃煅烧10h，再于900℃煅烧3h，即制得锂离子电池正极材料。