[发明专利]一种三氧化钼包覆富锂锰基正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种三氧化钼包覆富锂锰基正极材料的制备方法，将钼酸铵溶于去离子水中，将富锂锰基正极前驱体粉末溶于钼酸铵溶液中，通过缓慢添加氨水，调节pH到8.0‑8.5，在75℃‑85℃的情况下，搅拌加热至水分蒸发完毕。然后将上述混合物在100℃‑110℃下干燥12h‑14h，在420℃‑470℃下煅烧5‑7h，然后继续在780℃‑850℃下煅烧20h‑24h，即可得到不同质量分数三氧化钼包覆富锂锰基正极材料。上述方法制备的三氧化钼包覆富锂锰基正极材料，可以减少能量损耗，增大了反应面积，与未包覆富锂锰基正极材料相比，提高了首次库伦效率。

技术领域

本发明属于电池及其制备方法技术领域，具体涉及一种三氧化钼包覆富锂锰基正极材料的制备方法。

背景技术

目前电动汽车、混合动力汽车和固定能量储存等大规模应用。近年来，研究人员围绕高比能量锂离子电池的正极材料在合成工艺、掺杂改性、微观结构和电解液匹配等方面开展了诸多改进工作。传统的正极材料明显达不到电动汽车长续航的要求，采用商业化LiFePO₄为正极的锂离子电池单体的能量密度只有180Wh/kg左右，也达不到要求。而锂离子电池三元正极材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(NCM)或LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)、富锂锰基正极材料与高电位镍锰酸锂正极材料等研究方向备受人们的关注。

层状富锂锰基电极材料具有高能量密度(900Wh/kg)能满足动力电动汽车市场的需求。富锂锰基正极材料x Li₂MnO₃·(1-x)LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂(0<x<1)具有放电比容量高(250～300mAh/g)、成本低和对环境友好等特点，是具有潜力的下一代锂离子电池正极材料。但是以下缺点限制了其实际应用：首次库仑效率低(首次不可逆容量高达40～100mA·h/g)，一般来说，未改性的富锂层状氧化物的首次库仑效率普遍低于80％；倍率性能差，通常1C容量会降到200mA·h/g以下，这是由于Li⁺在材料内部迁移扩散速率较低以及Li₂MnO₃相较低的导电性引起的；循环性能不够理想，并且在循环过程中存在电压衰减问题。通过包覆富锂锰基材料，可以改善其首次库伦效率低，倍率性能低的问题。

根据专利CN 108091852 A提供的一种三氧化钼包覆锂离子电池正极材料及其制备方法。在上述专利中也提供了一种制备三氧化钼包覆锂离子电池的正极材料的制备方法，在高温情况下，将复合氧化物颗粒置于管式炉末端，靠近出气口位置；将一定量的三氧化钼置于管式炉恒温区，在保护性气氛下进行热处理600-1200℃，保温0.5-48h；控制气流量和复合氧化物颗粒的位置，使三氧化钼包覆于表面，得到最终产物。此种方法需要始终保持高温状态，保温时间长，消耗的较多的能量且不能保证富锂锰基正极材料是否完全被三氧化钼包覆。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种ɑ-MoO₃包覆富锂锰基正极材料(0.5Li₂MnO₃·0.5LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)的制备方法。

本发明提供的技术方案为：将四水合钼酸铵溶于去离子水中，将富锂锰基正极材料(0.5Li₂MnO₃·0.5LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)溶于钼酸铵溶液中搅拌，通过缓慢滴加氨水，调节pH，加热搅拌至水分蒸发完毕。混合物进行干燥，煅烧，得到不同质量分数ɑ-MoO₃包覆富锂锰基正极材料样品。