[发明专利]一种锂离子电池LiNixCoyMnl-x-yO2正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池LiNi_xCo_yMn_l‑x‑yO₂正极材料的制备方法，采用溶剂/水热法制备Ni_xCo_yMn_l‑x‑yCO₃前驱体，其中利用尿素作为络合剂，可避免过渡金属离子发生偏析现象，保证了过渡金属离子均匀沉淀，然后通过与锂源充分混合，利用高温固相法制备出LiNi_xCo_yMn_l‑x‑yO₂，再通过加入碳纤维提高导电性，从而提高了LiNi_xCo_yMn_l‑x‑yO₂正极材料的倍率性能。本发明所得LiNi_xCo_yMn_l‑x‑yO₂正极材料具有较高的比容量，大倍率性能良好，循环性能优越，可应用于各种便携式电子设备和电动汽车、储能设备等领域。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种锂离子电池LiNi_xCo_yMn_l-x-yO₂正极材料的制备方法。

背景技术

由于我国是人口大国和能源短缺的国家，人均资源少，能源形势非常严峻，能源问题面临着严重挑战。且化石燃料在燃烧时，会释放出许多的有害气体和粉尘，已成为我国环境污染的来源之一。这些都要求人们提高对资源的利用率和开发清洁可再生的新能源，其中锂离子电池是实现该目标的有效途径之一，从而推动着锂离子电池在商业上的应用。随着锂离子电池的性能不断提高，现已应用在3C电子产品、电动工具等产品上，并在新能源汽车、储能、通信等领域上也逐渐得到应用。

LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂材料工业上制备方法主要有高温固相法、共沉淀法。高温固相法过程简单，易于控制，产量大，成本低等优点，但是其产物颗粒相对较大，粒径分布一致性差等缺陷，影响了其性能。共沉淀法得到的前驱体形貌、粒度易于控制、原料能在原子级别均匀混合等特点，但其制备过程相对复杂，过程参数较多，容易出现损耗等。根据使用沉淀剂的不同可以分为氢氧根共沉淀法、碳酸根共沉淀法等。其中由于Mn(OH)₂在水溶液中很容易被氧化成三价的MnOOH，甚至被氧化成四价的MnO₂，造成前驱体组分不均匀，导致在热处理过程后得到材料中形成杂相，影响合成材料的电化学性能。而以碳酸盐共沉淀法制备前驱体时，前驱体中金属离子全部以稳定的碳酸盐形式存在，但由于Ni、Mn、Co三种金属离子碳酸盐的溶度积常数相差较大，会不可避免地导致溶度积小的金属离子先沉淀，从而造成成分偏析。

由于电池的能量密度受到活性物质固有属性的限制，同时还受到外界因素的影响，如由于电解液润湿性不好导致较低的锂离子传导性，如果正极极片的厚度较大时会导致电子从集流体（底部）到正极片（顶层）传导较慢，这些会影响材料的倍率性能，于是研究学者为了提高材料的倍率性能，通过加入单层碳纳米管和石墨烯等，但这些会严重加大生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子电池LiNi_xCo_yMn_l-x-yO₂正极材料的制备方法，工艺设计简单，对设备要求不高，易于实现工业化生产。

本发明的技术方案为：

一种锂离子电池LiNi_xCo_yMn_l-x-yO₂正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：