[发明专利]磷酸锰钒锂与碳共包覆镍钴锰铝复合正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及磷酸锰钒锂与碳共包覆镍钴锰铝复合正极材料的制备方法，其包括(1)将镍钴锰铝LiNi_0.89Co_0.05Mn_0.05Al_0.01O₂超声分散在去离子水中，加入五氧化二钒和柠檬酸后，加热搅拌；(2)加入四水醋酸锰、醋酸锂和磷酸二氢铵继续搅拌，直至形成凝胶；(3)将所述凝胶在真空下干燥后，于保护气中煅烧得到磷酸锰钒锂与碳共包覆镍钴锰铝正极材料。该方法工艺简单、操作容易、原材料便宜易得，制备所得的正极材料电化学性能优越。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及磷酸锰钒锂与碳共包覆镍钴锰铝复合正极材料的制备方法。

背景技术

高镍三元材料中，镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)元素发挥了很好的协同作用，因此其不仅充放电比容量较高、循环性能稳定，而且成本较低、对环境友好，可用作锂离子电池正极材料。人们在对高镍三元材料的研究中发现，当镍含量较高时，八面体位置的镍/锂混排会使三元正极材料的结构发生紊乱，对锂的扩散率、循环稳定性、第一次循环效率和整体电极性能均产生不利影响。电解质在工作电位不稳定，直接导致电极表面发生副反应，形成SEI膜，从而使电极材料库伦效率降低、电池可逆容量损失、电池阻抗增大。

为了抑制镍/锂混排，人们探索了很多方法，例如可以向高镍三元材料中掺铝，由铝离子取代过渡金属进而抑制镍/铝混排，可惜的是大量铝离子的掺杂降低了电极材料的可逆容量。中国专利申请201810985069.2公开了一种石墨烯和锰基金属有机框架共包覆镍钴锰铝酸锂正极材料的制备方法，该方法有效提高了正极材料的倍率性能，但是，金属有机框架在高温煅烧中容易坍塌而直接破坏包覆层。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种磷酸锰钒锂(Li₄V₂Mn(PO₄)₄)与碳共包覆镍钴锰铝(LiNi_0.89Co_0.05Mn_0.05Al_0.01O₂)正极材料的制备方法，该方法可以有效避免镍/锂混排和副反应，得到一种容量保持率较高的正极材料。

本发明所述磷酸锰钒锂与碳共包覆镍钴锰铝正极材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将镍钴锰铝LiNi_0.89Co_0.05Mn_0.05Al_0.01O₂超声分散在去离子水中，加入五氧化二钒和柠檬酸后，加热搅拌；

(2)加入四水醋酸锰、醋酸锂和磷酸二氢铵继续搅拌，直至形成凝胶；

(3)将所述凝胶在真空下干燥后，于保护气中煅烧得到磷酸锰钒锂与碳共包覆镍钴锰铝正极材料。

进一步地，所述五氧化二钒和所述柠檬酸的摩尔比为1：3。

进一步地，所述四水醋酸锰、醋酸锂、磷酸二氢铵和五氧化二钒按照Mn：Li：P：V＝1：4：4：2的摩尔比加入。

进一步地，所述煅烧温度为700℃～900℃，煅烧时间为8h～12h。

进一步地，所述镍钴锰铝正极材料由三元前驱体与LiOH·H₂O和Al(OH)₃·3H₂O煅烧得到，各物料按照Li：Ni+Co+Mn+Al＝1.01～1.03：1的摩尔比加入；所述三元前驱体通过pH＝12的共沉淀法制备得到。

进一步地，所述煅烧在氧气氛围中进行，所述煅烧的温度为730℃～780℃，所述煅烧的时间为8h～10h。

本发明另一方面还提供了由前述方法制备得到的磷酸锰钒锂与碳共包覆镍钴锰铝正极材料。