[发明专利]一种镍锰酸锂的改性方法

说明书

本发明公开一种镍锰酸锂的改性方法，其包括如下步骤：将Ba₅Nb₄O₁₅和BaWO₄加入聚乙烯醇中进行混合形成复合物，然后将该复合物与镍锰酸锂前驱体、分散剂进行混合后，再加入球磨机中进行分散，然后真空干燥得干燥料；将干燥料在空气气氛下800‑1000℃煅烧4‑12h，降温至500‑700℃保温4‑10h退火处理，即得改性镍锰酸锂正极材料。Ba₅Nb₄O₁₅‑BaWO₄‑PVA复合物可有效的包覆在镍锰酸锂的表面抑制锰的溶解，减少正极材料在高电压下的副反应发生，电池的容量和循环性能得到了有效的保证；改性后的镍锰酸锂正极材料，工艺过程简单，易于连续工业化生产，在锂离子电池领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备领域，具体涉及一种镍锰酸锂的改性方法，尤其涉及一种复合材料包覆镍锰酸锂(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高能量密度、低自放电率、宽使用温度范围、长循环寿命、环保、无记忆效应以及可以大电流充放电等优点，锂离子电池在电动汽车用动力电池上也逐渐展现出广阔的应用前景。在LiNi_0.5Mn_1.5O₄中，锰以四价态存在，在充放电过程中，锰元素不参与氧化还原反应，只起到支撑骨架的作用，所以不会发生晶体结构的畸变；镍以二价态存在，参与氧化还原反应。尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有电位平台高(4.7V)、比功率大、晶体结构稳定、循环性能好等优点。此外，与有毒的Co和Cr等元素相比，Ni元素的毒性低，更加环保。因此，尖晶石型的镍锰酸锂高电压正极材料被认为是最具有发展前景的锂离子电池正极材料之一，并有望应用到高比能和高功率锂离子电池中。

从合成方法上看，固相法、溶胶-凝胶法和共沉淀法是常见的制备方法。Lin等人采用固相法制备的镍锰酸锂正极材料得到循环性能较优的镍锰酸锂材料，其在2C和3C放电倍率下的容量均在120.0mAh/g左右，循环1000圈后的容量保持率仍可以达到80.0％(Exploration of high capacity LiNi_0.5Mn_1.5O₄ synthesized by solid-statereaction,Journal of Power Sources,2006,153(1):174-176)。Yang等人采用溶胶-凝胶法，以氢氧化锂为锂源得到的产物具有较好的倍率性能，在3C和5C倍率下的放电比容量分别可以达到121.3和115.5mAh/g(The influence of Li sources on physical andelectrochemical properties of LiNi_0.5Mn_1.5O₄ cathode materials for lithium-ionbatteries,Journal of Solid State Electrochemistry,2011,15(2):391-397)。Zhang等人采用共沉淀法制备的镍锰酸锂材料，在0.1C和5C倍率比容量可以达到137.0和117.0mAh/g(Enhanced electrochemical performances of LiNi_0.5Mn_1.5O₄ spinel via ethyleneglycol-assisted synthesis,Electrochimica Acta,2010,55(7):2414-2417)。