[发明专利]一种LNCM-LFMP复合正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子储能电池正极材料的制备技术领域，具体涉及一种LNCM-LFMP复合正极材料，还涉及了该LNCM-LFMP复合正极材料的制备方法。

背景技术

自1991年日本Sony公司首先将锂离子电池推向市场应用以来，锂离子电池已经广泛应用于手机、笔记本电脑、数码产品等便携式电子设备中。与其他类型的二次可充电电池相比，锂离子电池具有高电压、高能量密度、低自放电率、宽的使用温度范围、无记忆效应等优点。随着信息化时代的不断发展和进步以及能源环保更加苛刻的要求，锂离子电池作为电动汽车用动力电池也逐渐展现出广阔的应用前景。与此同时人们也对锂离子电池性能提出了更高的要求，而正极材料的研发成为发展高性能锂离子电池的关键技术之一。

三元系正极材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(LNCM)因具有高的理论比容量(275mAh/g)、良好的热稳定性及较低的生产成本等优点，近几年成为研究的热点。但是，该材料存在高倍率性能差及循环性能不佳等问题，从而限制了其大规模应用。为了改善正极材料的高倍率性能的稳定性，普遍的方法为正极材料的表面包覆，该方法涉及了额外的处理工艺，且易改变正极材料自身的酸碱度，影响使用性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种LNCM-LFMP复合正极材料，该材料基于分流原理，解决了现有三元系正极材料LNCM高倍率性能差及循环性能不佳的问题。

本发明的另一个目的是提供上述LNCM-LFMP复合正极材料的制备方法。

本发明所采用的一个技术方案是，一种LNCM-LFMP复合正极材料，由LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂和Li(Fe_1-zMn_z)PO₄组成，其中，x＝1/5～1/3，y＝1/3～3/5，z＝0～1。

LNCM表示LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，LFMP表示Li(Fe_1-zMn_z)PO₄。

优选地，本发明的LNCM-LFMP复合正极材料中，LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂和Li(Fe_1-zMn_z)PO₄的质量百分比分别为70-99％和1-30％，其中，x＝1/5～1/3，y＝1/3～3/5，z＝0～1，以上两组分的质量总和为100％。

本发明所采用的另一个技术方案是，上述LNCM-LFMP复合正极材料的制备方法，将LNCM和LFMP混合并加入球磨罐球磨1～4h，得到LNCM-LFMP复合正极材料。

优选地，上述LNCM和LFMP的质量百分比分别为70-99％和1-30％，以上两组分的质量总和为100％。

优选地，上述LNCM由高温固相合成法制备得到，具体包括以下步骤：以Li₂CO₃、2CoCO₃·3Co(OH)₂·H₂O、NiCO₃·2Ni(OH)₂·4H₂O和MnCO₃为原料，按照以下摩尔比称量，Li⁺：Ni²⁺：Co²⁺：Mn²⁺＝1：(1-x-y)：x：y，x＝1/5～1/3，y＝1/3～3/5；然后将各原料置于球磨罐中，以无水乙醇做分散剂，球磨6h烘干得到前驱粉体；最后在马弗炉中对前驱粉体进行高温烧结，得到三元正极材料LNCM。

优选地，高温烧结具体为：在空气气氛下，对前驱粉体进行900℃高温固相烧结8h，冷却后得到三元正极材料LNCM。