[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

随着电动汽车、混合电动汽车和大容量储能电池的发展需求，人们对锂离子电池的能量密度和功率密度提出了更高的要求。锂离子电池产业的扩张与发展必然带动电极材料的需求与发展，相比于负极材料，正极材料长期以来由于价格偏高、比容量及电位偏低而成为制约锂离子电池被大规模推广应用的瓶颈，正极材料是锂离子电池的关键材料之一，研究开发具有高电位正极材料是提高锂离子电池能量密度的主要途径之一。

尖晶石型LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料具有4.7V放电电压平台、结构稳定、循环性能好、生产成本低等优点，是目前备受关注的锂离子电池正极材料。然而，现有技术中，锂离子电池正极材料存在着均一性差以及合成时间长的技术缺陷，不易于工业生产。

因此，研发出一种锂离子电池正极材料及其制备方法，用于解决现有技术中，锂离子电池正极材料存在着均一性差以及合成时间长的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，用于解决现有技术中，锂离子电池正极材料存在着均一性差以及合成时间长的技术缺陷。同时，本发明提供的技术方案，还有着易于工艺生产的优点。

本发明提供了一种锂离子电池正极材料，所述锂离子电池正极材料为：LiM_xNi_0.5-0.5xMn_1.5-0.5xO₄@C；其中，0<x≤0.2，M选自Cr、Fe、Al、Ga和Zr中的任意一种。

优选地，所述锂离子电池正极材料的原料为：M源化合物、镍盐、锰盐、锂盐和碳源溶液。

优选地，以质量份计，所述锂离子电池正极材料的原料为：M源化合物x份、镍盐0.5-0.5x份、锰盐1.5-1.5x份、锂盐1.05份和碳源溶液1wt％-3wt％。

优选地，所述M源化合物为含有金属M的氯化盐、硝酸盐和硫酸盐。

优选地，所述镍盐选自：醋酸镍、草酸镍、硫酸镍和硝酸镍中的任意一种；所述锰盐选自：醋酸锰、草酸锰、硫酸锰和硝酸锰中的任意一种；所述锂盐选自：醋酸锂、草酸锂、碳酸锂和硝酸锂中的任意一种；所述碳源选自：蔗糖、葡萄糖、石墨烯和乙炔黑中的一种或多种。

本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的锂离子电池正极材料的制备方法，所述制备方法为：步骤一、M源化合物、镍盐和锰盐混合后研磨，得第一产物；步骤二、所述第一产物热分解，得第二产物；步骤三、所述第二产物与锂盐混合后研磨，煅烧，得第三产物；步骤四、所述第三产物退火，得第四产物；步骤五、所述第四产物与碳源溶液混合后分散，保护气通气保护的条件下干燥，冷却得产品。

优选地，所述热分解的温度为400～500℃，所述热分解的时间为5～6h。

优选地，所述煅烧的温度为700～850℃，所述煅烧的时间为10～12h。

优选地，所述退火的温度为500～650℃，所述退火的时间为10～12h。

优选地，所述干燥的温度为200～400℃，所述干燥的时间为3～6h，所述保护气选自：氮气或氩气。

综上所述，本发明提供了一种锂离子电池正极材料，所述锂离子电池正极材料为：LiM_xNi_0.5-0.5xMn_1.5-0.5xO₄@C；其中，0<x≤0.2，M选自Cr、Fe、Al、Ga和Zr中的任意一种。本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的锂离子电池正极材料的制备方法，所述制备方法为：步骤一、M源化合物、镍盐和锰盐混合后研磨，得第一产物；步骤二、所述第一产物热分解，得第二产物；步骤三、所述第二产物与锂盐混合后研磨，煅烧，得第三产物；步骤四、所述第三产物退火，得第四产物；步骤五、所述第四产物与碳源溶液混合后分散，保护气通气保护的条件下干燥，冷却得产品。经实验测定可得，本发明提供的制备方法制得的锂离子电池正极材料，与现有技术比，具有均一性好以及制备时间短的优点。解决了现有技术中，锂离子电池正极材料存在着均一性差以及合成时间长的技术缺陷。同时，本发明提供的技术方案，还有着生产成本低、易于工艺生产的优点。

附图说明