[发明专利]一种锂离子电池三元复合正极材料的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种锂离子电池三元复合正极材料的制备方法。

背景技术

近年来，由于锂离子电池具有高能量密度、高比容量和质量轻的特点，在手机、笔记本电脑及电动车这些需高电能作为动力的器件中得到了广泛的应用。而正极材料在锂离子电池产品组成中起着至关重要的作用。目前，商业锂离子电池主要采用钴酸锂(LiCoO₂)作为正极材料，但是，由于钻资源缺乏、价格昂贵并且其毒性较高，开发少钴或无钴的新型正极材料成为锂离子电池的重要发展方向。自从Ohzuku和Makimura提出将LiN_i1/3Co_1/3Mn_1/3O₂层状过渡金属氧化物替代钴酸锂作为正极材料后，LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂这种具有Ni、Co、Mn三种元素协同效应的功能材料引起了国内外广泛的关注。由于层状三元材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂集中了LiCoO₂、LiMnO₂和LiNiO₂各自的优点，具有高比容量、低成本、循环性能稳定和安全性好等优势。此外，LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂与LiCoO₂同为a-NaFeO₂型层状结构，属于R3m空间，放电范围较宽(2.5～4.6 V)，被认为是最有应用前景的新型锂离子电池的正极材料。

LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂三元复合材料其电化学性能容易受制备工艺影响，制约三元材料性能的一个重要因素是制备过程中的锂镍混排现象，Ni²⁺离子半径与Li⁺离子半径相近，Ni²⁺有向Li⁺迁移的趋势，导致充放电过程中脱出的Li⁺不能重新嵌入，造成容量的损失。目前LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂的制备技术主要有固相合成法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、超声喷雾热解法等。各种方法都有其优缺点，而不同的制备方法导致所制备的化合物在结构、形貌、比表面积和电化学性质等方面有很大的差别。固相合成法由于煅烧温度高，煅烧时间长，能耗大，锂损失严重，难以控制化学计量比，易形成杂相，因此电化学性能不是很稳定；而化学沉淀法需要大量水洗涤、过滤、操作繁琐、产量低、合成条件对合成产物的结构和性能影响比较大，重复性能不好；溶胶-凝胶法则是合成周期较长，工业化生产的难度较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池三元复合正极材料的制备方法： 

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种锂离子电池三元复合正极材料的制备方法的步骤如下：

(1)将可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐按镍、钴、锰摩尔比为x:y:(1-x-y)溶解在水中，搅拌至形成均匀透明溶液；其中0.1≤x≤0.8，0.1≤y≤0.6，0.2≤x+y≤0.9；

(2)在均匀透明溶液中加入有机酸作为金属离子螯合剂；有机酸的物质的量与金属离子总物质的量之比为0.5~2.0:1；

(3)加入氨水溶液，调节溶液PH至5.5~11，不断搅拌至形成均一溶液；

(4)将所述均一溶液移入蒸发皿置于电炉上，随着电炉加热至均一溶液蒸发沸腾到临界点后迅速自燃；然后在400~600℃下热处理4~10小时，最后得到三元Ni_xCo_yMn_1-x-yO₂氧化金属前驱物；