[发明专利]掺杂Sr和H3BO3的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池的正极材料及制备，具体是一种掺杂Sr和H₃BO₃的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料及其制备方法。

背景技术

传统的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂三元正极材料具有价格低、放电比容量高、循环稳定等特点，但普通523三元正极材料存在多次循环过程中容量保持率较低、压实不高等缺点，影响了其性能的进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高三元正极材料压实密度，改善锂离子电池性能的掺杂Sr和H₃BO₃的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料及其制备方法。

本发明的掺杂Sr和H₃BO₃的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料，其原料组成为：三元前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂、Li₂CO₃、Sr(OH)₂·8H₂O、H₃BO₃；其中三元前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂和Li₂CO₃按化学计量比m(Li⁺)/m(Ni²⁺+Co²⁺+Mn²⁺)＝1.04：1；其中Sr在正极材料中掺杂含量质量百分比为0.06％～0.18％；H₃BO₃在正极材料中掺杂含量质量百分比0.5％～1.2％；各原料通过高温固相烧结制成正极材料。优选的，Sr在正极材料中掺杂含量质量百分比为0.08％～0.095％，H₃BO₃在正极材料中掺杂含量质量百分比为0.6％～0.8％。

本发明的上述正极材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一，将电池级三元前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂和电池级碳酸锂Li₂CO₃按化学计量比m(Li⁺)/m(Ni²⁺+Co²⁺+Mn²⁺)＝1.04：1进行配料,再按Sr和H₃BO₃的掺杂比例配入分析纯Sr(OH)₂·8H₂O和分析纯硼酸H₃BO₃；

步骤二，将配好的原料加入三维混料机，并加入混料球进行混料；优选的混料球质量比列为

步骤三，将混合均匀的料放置于箱式气氛炉中，以5℃/min的升温速率升温至300℃，恒温1h；再以5℃/min的升温速率升温至600℃，恒温1h；然后再以5℃/min的速率升温至950℃，恒温4h；烧结后冷却至室温，制得掺杂Sr和H₃BO₃的锂离子电池LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂三元正极材料；箱式气氛炉中抽风机风量为(7.5～10.5)m³/min。