[发明专利]一种高比容量锂离子电池正极材料及其制备方法有效
| 申请号： | 201510188763.8 | 申请日： | 2015-04-21 |
| 公开（公告）号： | CN104779385B | 公开（公告）日： | 2017-09-29 |
| 发明（设计）人： | 温光武;高鹏;王桢 | 申请（专利权）人： | 哈尔滨工业大学（威海） |
| 主分类号： | H01M4/50 | 分类号： | H01M4/50;H01M4/52;H01M4/131;H01M4/1391 |
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| 地址： | 264209 山*** | 国省代码： | 山东;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 容量 锂离子电池 正极 材料 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于锂离子电池材料及其制备技术领域，具体涉及一种高比容量、具有复合结构的新型锂离子电池正极材料及其制备方法。
背景技术
自从1992年锂离子电池实现商业化生产以来，锂离子电池就以高电压、高比容量、高比能量、无污染、循环寿命长、自放电小以及安全性能好的特点决定了它在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等许多领域有着广阔的应用前景，锂离子电池已经成为高能电源中最重要的研究对象。
由于正极材料要提供锂离子电池在充放电过程中往复嵌入/脱出所需要的锂，且需要负担在负极材料表面形成SEI膜所需要的锂，因此正极材料成为制约锂离子电池容量的关键。但是目前大多数正极材料如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等的实际比容量都低于160mAh/g，而负极材料的实际比容量却能达到350mAh/g以上，因此如何提高正极材料的比容量成了影响锂离子电池发展的瓶颈问题。
近年来出现了一种新型材料xLi2MnO3-(1-x)LiMO2(M：Co、Ni、Mn)，这是一种富锂型三元正极材料，它在不具有电化学活性的Li2MnO3中稳定具有电化学活性的材料LiMO2(M：Co、Ni、Mn)，其实际可利用容量通常在200mAh/g以上，这类材料一般称为富锂多元正极材料，目前富锂材料在低倍率放电下比容量最高能达到280mAh/g左右。
考虑到现有富锂正极材料是由Li2MnO3与LiMO2(M：Co、Ni、Mn)组成的复合材料，如果能再找到一种新的锂锰氧化物与LiMO2复合，则有可能发现性能独特的新材料，我们由此考察了在Li-Mn-O三元体系相图中与Li2MnO3同属一个相区的Li7Mn5O12和Li5Mn4O9两种材料与LiMO2的复合效果，结果发现Li7Mn5O12(分子式也可写作Li[Li1/6Mn5/6]O2)与Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2组成的复合材料具有超过300mAh/g的比容量，是一种新型的高比容量正极材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种供锂离子电池使用的高比容量新型正极材料xLi[Li1/6Mn5/6]O2·(1-x)Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2其中0.5≤x≤0.7的制备方法。
本发明提供的该材料的制备方法为共沉淀法，具体技术方案如下：
(1)将可溶性镍盐、钴盐和锰盐按化学计量比溶于去离子水中，搅拌，配制为总金属离子浓度为0.3～0.7mol·L-1的金属盐溶液；
(2)将碳酸盐和氨水溶于去离子水中，搅拌，配制碳酸盐浓度为0.8～1.0mol·L-1的碱性溶液，该碱性溶液中碳酸盐和NH3的摩尔比为1:1～2:1；
(3)将上述金属盐溶液和碱性溶液同时滴入装有去离子水处于搅拌状态的反应器皿中，滴加过程中调节滴速使pH维持在8.5～9.5之间某一定值，滴加结束后继续搅拌1小时以使其充分反应，然后陈化12小时，接着抽滤3～4次，最后110℃鼓风干燥至水分完全蒸干，得到共沉淀前驱体；
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