[发明专利]锂电池高电压正极材料及其制备方法

说明书

一种锂电池高电压正极材料及其制备方法。所述锂电池高电压正极材料包括以下式(1)所示的材料：LiNi_0.5‑x‑yMn_1.5‑x‑yMg_3xCr_2yO₄ (1)其中x＞0、y＞0且0＜3x+2y≤0.1。此材料不仅能有效提升可逆电容量、降低不可逆电容量及增进大电流放电效能，亦明显改善材料的低温放电特性。

技术领域

本发明是有关于一种锂电池技术，且特别是有关于一种锂电池高电压正极材料及其制备方法。

背景技术

锂电池的能量密度与其操作电压有关，故5V高电压正极材料的开发对能量密度的提升，具有相当帮助。因LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有高工作电压(～4.7V)、高能量密度、长循环寿命及耐高速率充放电等特性，相当符合上述能量密度的需求，但此种材料因锰溶解、Jahn-teller形变及产气等因素所导致的电容量衰退，使得这种材料目前仍难以商业化。

因此，目前亟需寻求具有高工作电压、高能量密度、长循环寿命及耐高速率充放电的功效，且结构更加稳定的高电压锂电池正极材料。

发明内容

本发明提供一种锂电池高电压正极材料，可提升材料可逆电容量、降低不可逆电容量及改善材料的高/低温特性。

本发明另提供一种锂电池高电压正极材料的制备方法，能获得上述锂电池高电压正极材料。

本发明的锂电池高电压正极材料，包括以下式(1)所示的材料：

LiNi_0.5-x-yMn_1.5-x-yMg_3xCr_2yO₄ (1)

其中x＞0、y＞0且0＜3x+2y≤0.1。

本发明的锂电池高电压正极材料的制备方法包括以共沉淀法制备前驱物，所述前驱物包括镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)与铬(Cr)，然后混合烧结所述前驱物与锂盐，以产生上式(1)所示的材料。

基于上述，本发明借由加入与氧键能较大的过渡金属镁，可避免氧原子分解释出，增加材料循环寿命特性。而且本发明通过铬金属掺杂，可增加5V平台的放电电容量，抑制Mn³⁺产生，减缓与电解液进一步反应分解，进而增进电池性能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种锂电池高电压正极材料的制备流程步骤图。

图2是制备例1的锂电池高电压正极材料与纯锂镍锰氧(LNMO)的XRD对照图。

图3是制备例1的锂电池高电压正极材料的粒径分布曲线图。

图4是制备例1的锂电池高电压正极材料的1,000倍SEM图。

图5是制备例1的锂电池高电压正极材料的10,000倍SEM图。

图6A是制备例1的锂电池高电压正极材料的O元素分布图。

图6B是制备例1的锂电池高电压正极材料的Mn元素分布图。

图6C是制备例1的锂电池高电压正极材料的Ni元素分布图。

图6D是制备例1的锂电池高电压正极材料的Cr元素分布图。

图6E是制备例1的锂电池高电压正极材料的Mg元素分布图。