[发明专利]一种正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种正极材料及其制备方法。该制备方法包括下述步骤：将镍锰酸锂、仲钼酸铵和硫代乙酰胺的水溶液于200‑240℃进行水热反应即可；其中，镍锰酸锂、仲钼酸铵和硫代乙酰胺的摩尔比为100：(0.16‑1.6)：(2.28‑22.8)。本发明的正极材料电子导电性和倍率性能良好，其1C首次放电克容量可达128.6mAh/g，首次放电效率可达94.16％，循环100圈后容量保持率可达98.83％；同时均匀包覆的二硫化钼层避免了镍锰酸锂颗粒与电解液的直接接触，防止高价离子对电解液的氧化作用，进而有效抑制了电解液的氧化分解，提高了材料的循环性能，且本发明的制备方法反应温和，方便控制。

技术领域

本发明涉及一种正极材料及其制备方法。

背景技术

镍锰酸锂正极材料具有较高的工作电压(4.7V)，使其相较于其他传统正极材料能够提供更高的能量密度，基于此，近些年来，镍锰酸锂正极材料受到学术界和工业界的广泛关注。镍锰酸锂正极材料本质上是传统尖晶石型正极材料LiMn₂O₄的改性材料，其中的Ni离子不但提供了更高的工作电压以及更大的比容量，还可以有效减少Mn³⁺含量，有效改善原有尖晶石型正极材料的高温循环性能，从而大大提高材料应用的可能性。但也正是由于镍锰酸锂工作电压高，使得电极材料与电解液的接触面容易发生界面氧化反应，会大大降低其循环寿命。

目前可采用包覆的方法对镍锰酸锂材料表面进行改性，能够尽可能的避免电极材料表面与电解液之间的这种副反应，从而改善材料的电化学性能。然而，专利CN104828878A在镍锰酸锂材料前驱体阶段添加石墨烯，在高温烧结过程中石墨烯会与氧气反应的同时，还会还原部分Mn⁴⁺转化为Mn³⁺，石墨烯被大量消耗减少包覆的作用，Mn³⁺的产生使得材料的循环性能变差；专利CN106299348A采用镍锰酸锂前驱体悬浮液和氧化物悬浮液直接混合的方法，由于这两者均属于难溶的固体粉末，很难实现均相混合；专利CN105226267A包覆物碳纳米管并非原位生成，而是两个固相直接搅拌混匀烘干得到的产物，包覆过程很难控制。

因此，研发一种电化学性能好的镍锰酸锂正极材料是亟待解决的问题。

发明内容

本发明实际所要解决的技术问题是为了克服现有技术中镍锰酸锂电极材料与电解液接触进而导致其循环寿命低、选用石墨烯改性后循环性能差、镍锰酸锂前驱体悬浮液和氧化物悬浮液直接混合很难实现均相混合、选用碳纳米管改性时包覆过程难以控制等缺陷，提供了一种正极材料及其制备方法。本发明的二硫化钼包覆镍锰酸锂材料的电子导电性和倍率性能良好，均匀包覆的二硫化钼层避免了镍锰酸锂颗粒与电解液的直接接触，防止高价离子对电解液的氧化作用，进而有效抑制了电解液的氧化分解，提高了材料的循环性能，且本发明的制备方法反应温和，方便控制。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种正极材料的制备方法，其包括下述步骤：

将镍锰酸锂、仲钼酸铵和硫代乙酰胺的水溶液于200-240℃进行水热反应即可；

其中，所述镍锰酸锂、所述仲钼酸铵和所述硫代乙酰胺的摩尔比为100：(0.16-1.6)：(2.28-22.8)。

本发明中，所述镍锰酸锂的制备方法可包括下述步骤：

(1)将原子摩尔比为Li：Ni：Mn＝(1-1.05):0.5:1.5的锂源、镍源、锰源与水混合均匀形成固含量为20％-30％的溶液；

(2)将所得溶液砂磨后经喷雾干燥，得前驱体粉体材料；

(3)将所述前驱体粉体材料进行预烧，得预烧料；

(4)将所述预烧料进行煅烧，之后进行退火即可得到镍锰酸锂。