[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种锂离子电池正极材料及其制备方法，该锂离子电池正极材料为具有微米尺度空心长方体结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料，其在具有高能量密度的同时，还具有良好的循环性能和倍率性能。其制备方法包括如下步骤：(1)将四水醋酸锰和四水醋酸镍依次加入无水乙醇中，水浴条件下溶解；将溶解完成后所得溶液倒入水热釜中，通过溶剂热反应得到前驱体；(2)将二水醋酸锂溶于前驱体溶液中，加热、搅拌蒸发，煅烧所得产物，得到具有微米尺度空心长方体结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄。该方法通过控制反应原料比和反应温度，最终可制得尺寸均匀、结晶度高的空心长方体结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄，另外，该方法简单、易于操作、成本低。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料，特别涉及一种具备空心长方体结构的锂离子电池正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，在生产生活过程中有着广泛的应用。随着便携式电子器件，尤其是电动汽车的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、循环寿命和倍率性能提出了更高的要求。

LiNi_0.5Mn_1.5O₄有较高的能量密度，然而其倍率性能和循环性能还有待提高。基于此，提高其倍率性能和循环性能具有重要的现实意义和商业价值。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种锂离子电池正极材料，并提供了一种该锂离子电池正极材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种锂离子电池正极材料，为具有微米尺度空心长方体结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料，该结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料在拥有高能量密度的同时，还表现出良好的倍率性能和循环寿命。

本发明所述的一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将四水醋酸锰和四水醋酸镍依次加入无水乙醇中，水浴条件下溶解；将溶解完成后所得溶液倒入水热釜中，通过溶剂热反应得到前驱体；

(2)将二水醋酸锂溶于前驱体溶液中，加热、搅拌蒸发，对所得产物进行煅烧，得到具有微米尺度空心长方体结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄。

该方法中，原料的加入量满足如下关系：四水醋酸锰、四水醋酸镍与二水醋酸锂的摩尔比为3：1：2。

步骤(1)中，四水醋酸锰和四水醋酸镍溶解的水浴温度越高，所得前驱体越容易团聚，且尺度越小，不利于空心长方体结构的形成，较优的，控制四水醋酸锰和四水醋酸镍溶解的水浴温度≤35℃，该温度范围内均可制备出微米尺度空心长方体结构的LiNi_0.5Mn_1.5O₄；该温度最好为35℃，随水浴温度的降低，溶剂热反应所得到的产物的量会相应降低。

进一步的，溶解后，溶剂热反应条件优选为：反应温度85～120℃，反应时间12小时；其中，反应温度最好为115℃。