[发明专利]一种锂离子电池阴极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池阴极材料的制备方法。

背景技术

动力锂离子电池的性能取决于电极材料和电解液，而目前的研究表明，阴极材料的性能和价格决定着锂离子电池的性能和价格。传统的锂离子电池阴极材料钴酸锂(LiCoO₂)、磷酸铁锂(LiFePO₄)、以及尖晶石结构锰酸锂(LiMn₂O₄)，它们的比容量在200mAh.g^-1以下，相对于能够稳定在350mAh.g^-1以上的碳负极材料来说，正极材料的低容量显而易见的成为抑制电动汽车电池增加续航里程的壁垒，开发新型正极材料迫在眉睫。此外，在保证电池高容量的同时，高安全性也是必须要考虑的重要问题。

现有技术方案中，xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂类富锂锰基固溶体(其中M是过渡金属)可以提供超过230mAh.g^-1的比容量，且能够在4.5V左右出现充电平台，这一特点使得材料能够呈现较高的能量密度，通过合理优化富锂锰基材料中的过渡金属成分及比例，可以制备出放电比容量接近于300mAh.g^-1的正极材料，其能量密度甚至可以达到900Wh.kg^-1，但目前富锂锰基固溶体在实际应用中也遇到很多问题，比如循环性能不佳、倍率性能不佳以及安全性差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池阴极材料的制备方法，利用该制备方法得到的阴极材料具有倍率性能优异，循环性能好的特点，能够有效改善常规富锂材料的缺陷。

一种锂离子电池阴极材料的制备方法，所述方法包括：

利用可溶性的镍盐、锰盐、钴盐以及少量的氨水，采用超声微波辅助共沉淀法来制备以富镍材料为核，并以核为中心向外延逐渐减少镍比例的梯度材料前驱体；

将所得到的梯度材料前驱体与一定量的锂源混合；所述锂源与所述梯度材料前驱体中金属元素的含量比为(1.2+a):0.8，其中-0.05≤a≤0.2；

将混合后的材料采用微波进行加热后得到富锂梯度材料；其中，微波加热时间为10min-5h，微波强度采用300W-900W，烧结气氛采用有氧环境；

再将微波加热后的富锂梯度材料采用超声波分散，加入纯化后的苯胺或吡咯单体，并加入一定量的氧化剂，强力搅拌一定时间后得到包覆有纳米级导电聚合膜的富锂梯度材料。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用该制备方法得到的阴极材料具有倍率性能优异，循环性能好的特点，能够有效改善常规富锂材料的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供的锂离子电池阴极材料的制备方法流程示意图；

图2所示为本发明实施例所制备的阴极材料的充放电性能示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供的锂离子电池阴极材料的制备方法流程示意图，所述方法包括：

步骤11：利用可溶性的镍盐、锰盐、钴盐以及少量的氨水，采用超声微波辅助共沉淀法来制备以富镍材料为核，并以核为中心向外延逐渐减少镍比例的梯度材料前驱体；

在该步骤中，所述梯度材料前驱体中富镍核的镍、锰、钴的含量比例为(0.8-x):(0.2-y):(x+y)，富锰壳的镍、锰、钴的含量比例为(0.8-x-z):(0.2-y+z):(x+y)；

其中，x的取值为0≤x≤0.8，y的取值为0≤y≤0.2，z的取值为0≤z≤0.8。

另外，在制备过程中引入超声微波装置可以提高材料分散度，以减少材料的合成时间，同时在采用超声微波辅助共沉淀法的过程中：