[发明专利]一种锂离子电池高电压正极材料锂镍锰复合氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池高电压正极材料锂镍锰复合氧化物的制备方法，属于化工电极材料制造工艺技术领域。 

背景技术

20世纪以来，伴随着经济快速发展的还有环境日趋恶化和能源资源短缺瓶颈，人类对于环境保护工作逐步重视，对清洁能源的需求日益迫切。锂离子电池自成功开发以来，就以其比能量高、应用温度范围宽、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长、无污染等独特优势而倍受关注，并在手机、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品中广泛应用。近年来，动力电池的研究工作逐步开展，美国、日本、中国等国家都在积极开展采用清洁能源的电动汽车EV以及混合动力车HEV的研发工作。而锂离子电池作为未来电动汽车最主要的候选动力电源，具有成本低廉、性能优异的特点，已成为国际动力电池领域的主要研究热点，其中提高锂离子电池性能的关键因素之一是研发性能优良的正极材料。 

目前，LiCoO₂仍是市场上应用最广的锂离子电池正极材料。LiCoO₂放电平台高，容量大，循环性能好，且生产工艺易于控制，产品性能稳定。但由于Co资源稀缺，价格昂贵且有毒；另外，尽管LiCoO₂的理论容量高达274mAh/g，但由于结构的不稳定，实际仅有约一半的容量可以循环使用，所以近年来研究者们一直在寻求替代LiCoO₂的其它正极材料。具有尖晶石结构的锂锰氧化物由于安全性好、成本低廉、资源丰富、无毒性等特点而表现出一定的优越性，但电池循环过程中发生的Jahn—Teller效应制约了它的广泛应用。近年来，研究发现采用过渡金属离子对锰离子进行掺杂，可以提高电池的充放电电压，可达5V左右。其中尖晶石相LiNi_0.5Mn_l.5O₄具有稳定的放电平台，镍的掺杂使Mn³⁺升高到Mn⁴⁺，充分抑制了Mn³⁺导致的Jahn—Teller效应的发生，有效的提高了电极的循环寿命。LiNi_0.5Mn_1.5O₄即是这样一种高电压正极材料，在4.7V左右有稳定的放电平台，可以一定程度上提高电池的功率密度和能量密度，具有很大的开发潜力和市场前景，尤其是需要提供高电压高能量的应用，如对于电动汽车电池，航空航天及太空探测器等方面。作为一种具有吸引力前景的锂离子电池正 极材料，近年来LiNi_0.5Mn_1.5O₄复合氧化物受到了广泛关注，研究人员进行了一系列的研究，以制备具有良好循环寿命、倍率特性的高电压正极材料。 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有锂离子电池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料与电解液发生化学反应，容量衰减快及循环稳定性差的问题，以改善锂离子电池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料的电化学性能，提供了一种制备锂离子电池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料的方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 

本发明的一种锂离子电池高电压正极材料锂镍锰复合氧化物的制备方法，具体步骤如下： 

步骤一、将锂盐、镍盐和锰盐，混合并溶于去离子水中，锂盐、镍盐和锰盐混合金属元素摩尔比例依次为1.05:0.5:1.5，充分搅拌至完全溶解并混合均匀，得到金属盐混合液； 

步骤二、将络合剂与分散剂，混合并溶于去离子水中，充分搅拌至完全溶解并混合均匀，其中络合剂与步骤一所得金属盐混合液中总金属离子的摩尔比为0.1-2:1，分散剂的添加量为络合剂质量的10%-100%； 

步骤三、将步骤二所制备的混合液匀速滴加到步骤一所得的金属盐混合液中，恒温搅拌，溶液成糊状，并生成绿色蓬松沉淀物； 

步骤四、将步骤三所得到的绿色蓬松沉淀物恒温干燥后在空气气氛中煅烧，升温至预烧温度，恒温预烧，匀速升温至煅烧温度，在煅烧温度下继续煅烧至材料中晶体生长充分，得到LiNi_0.5Mn_1.5O₄锂离子电池正极材料的粗样；