[发明专利]锂离子电池正极三元材料及其制备方法

说明书

本发明是关于一种锂离子电池正极三元材料及其制备方法，其制备方法包括：选择基底，并清洗；根据膜层设计，选择锂源、镍源、钴源和锰源靶材，在所述的基底上交替镀制膜层，得到中间体；将所述的中间体进行第一热处理；将经过第一热处理的中间体进行第二热处理，得到锂离子电池正极三元材料；其中，所述的膜层包括至少一个单元膜层，所述的单元膜层包括锂层、镍层、钴层和锰层。本发明根据不同的使用环境要求四种金属的配比不同，仅用四种靶材，在基底上交替镀四种前驱体的膜层，通过控制每种元素的镀膜时间实现三种成分的化学计量比控制，从而可以节省实验或生产成本。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池正极三元材料及其制备方法。

背景技术

从产业化角度看，薄膜锂离子电池已应用于微型存储器、无线传感器、植入式医疗设备。不同应用领域对电池的容量、倍率性能、稳定性安全性提出了不同的要求。镍钴锰系锂离子电池正极三元材料的化学方程式是Li_zNi_xCo_yMn_1-x-yO₂。目前成熟的技术在制备薄膜锂离子电池正极材料膜层过程中，首先将三种金属元素按需要的化学计量比烧结成相应材料的靶材，然后通过溅射的方法沉积镀膜，若三种元素中某一种或两种元素含量发生变化时，需要重新制备相应配方的靶材，靶材的制备需要消耗大量的成本，且靶材往往不能完全利用，形成浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型的锂离子电池正极三元材料及其制备方法，所要解决的技术问题是使其节省实验或生产成本，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种锂离子电池正极三元材料的制备方法，其包括：

选择基底，并清洗；

根据膜层设计，选择锂源、镍源、钴源和锰源靶材，在所述的基底上交替镀制膜层，得到中间体；

将所述的中间体进行第一热处理；

将经过第一热处理的中间体进行第二热处理，得到锂离子电池正极三元材料；

其中，所述的膜层包括至少一个单元膜层，所述的单元膜层包括锂层、镍层、钴层和锰层。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的锂离子电池正极三元材料的制备方法，其中所述的基底在500-1000℃具有稳定性。

优选的，前述的锂离子电池正极三元材料的制备方法，其中所述的基底为石墨基底、铂片基底或镀铂基底。

优选的，前述的锂离子电池正极三元材料的制备方法，其中所述的锂源为Li、Li₂CO₃或Li₂O；

所述的镍源为NiO、LiNiO₂或Ni₂O₃；

所述的钴源为CoO、LiCoO₂或Co₂O₃；

所述的锰源为MnO、LiMnO₂或LiMn₂O₄。

优选的，前述的锂离子电池正极三元材料的制备方法，其中所述的单元膜层的厚度小于100nm。

优选的，前述的锂离子电池正极三元材料的制备方法，其中所述的第一热处理的温度为100-200℃，第一热处理的时间大于100h，第一热处理的氛围为真空氛围。