[发明专利]一种高能量密度的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高能量密度的锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是近十年来迅猛发展起来的一种高能电池，无论从寿命、比能和电压等技术指标，还是从环境来看，其已经成为我国新能源产业发展的一个重要方向。Li₂MnO₃基锂离子电池正极材料具有高比容量和价格较低等优点，被认为具有巨大潜力的一种正极电极材料。但是其低的电导率以及循环寿命短的特性严重制约其发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提高Li₂MnO₃基锂离子电池正极材料的电导率，从而改善Li₂MnO₃基锂离子电池正极材料的电化学性能。

为了解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高能量密度的锂离子电池正极材料，所述的高能量密度的锂离子电池正极材料为多层复合结构，化学通式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂/yLiNi_0.5Mn_1.5O₄，其中，0.2<x<0.7，0<y<1，M是选自金属Ni、Co、Mn、Al中的一种或多种。

优选地，所述的高能量密度的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂的分子式，选择相应的可溶的金属盐，配置Mn:M摩尔比为x:(1-x)的混合盐溶液A；

(2)按照LiNi_0.5Mn_1.5O₄的分子式，称取镍、锰离子摩尔比为1:3的可溶性盐并将其配置成混合溶液B；

(3)配成碱性溶液C；

(4)将溶液A和溶液C并流加入到含有去离子水的反应釜中进行共沉淀，并流加入一定时间后，改为溶液B和溶液C并流加入到反应釜中进行共沉淀，并流加入一定时间后，再改为溶液A和溶液C并流加入到反应釜中进行共沉淀，如此多次重复进行共沉淀反应；且在共沉淀过程中，控制底液中的pH值在8-12之间；

(5)将步骤(4)共沉淀合成的前驱体与锂源混合，经在空气的气氛下烧结得到高能量密度的锂离子电池正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂/yLiNi_0.5Mn_1.5O₄。

优选地，步骤(1)和(2)中的镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍中的一种，钴盐为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、醋酸钴可溶性钴盐中的一种，锰盐为氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、醋酸锰中的一种，铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的一种。

优选地，步骤(3)中所述的碱溶液C为氢氧化钠或碳酸钠的盐溶液。

优选地，步骤(3)中所述的碱溶液C中含有络合剂。

优选地，步骤(4)中所述的并流加入时间皆为5-60min。

优选地，步骤(4)中所述的重复次数不少于3次。

优选地，步骤(5)中所述的烧结是先在400-600℃下预烧2-6h，再在800-1000℃下煅烧8-16h。

优选地，步骤(5)中所述的锂盐为碳酸锂、醋酸锂、硝酸锂、卤化锂、氢氧化锂中的一种或多种。

优选地，当碱溶液C为氢氧化钠，共沉淀过程中应该使用惰性气体保护。

本发明的有益效果是：本发明通过共沉淀合成的方法，将高电压平台的镍锰酸锂正极材料与Li₂MnO₃基锂离子电池正极材料进行交替重复包裹来提高Li₂MnO₃基锂离子电池正极材料的电导率，从而得到高能量密度(700Wh/kg)的锂离子电池正极材料。同时，本发明的制备方法简单、易于操作，且可以大规模生产。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是富锂材料与本发明的复合材料在1C下的充放电曲线图。

具体实施方式

实施例1：