[发明专利]用钒离子和钠离子共同取代的三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用钒离子和钠离子共同取代的锂离子电池三元正极材料及其制备方法。所述正极材料的化学式为Li_1‑xNa_x[Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2]_1‑yV_y]O₂，其中，0.005≤x≤0.02，0.005≤y≤0.02。制备方法为：将氢氧前驱体Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂、氢氧化锂、五氧化钒及碳酸氢钠混合均匀；加入酒精，研磨至酒精完全挥发，得到粉末前驱体混合物；压制成块状后煅烧即可。本发明采具有较高的放电比容量和倍率性能，其工艺过程简单，易操作，适合工业化生产，在将来的锂电储能系统中有较佳的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料，具体涉及一种用钒离子和钠离子共同取代的锂离子电池三元正极材料及其制备方法，属于材料学技术领域。

背景技术

锂离子电池作为一种新型储能材料，在当今市场上用途广泛，主要应用于全球范围的各个领域中，小到便携式电子设备大到电动汽车，成为近些年来的研究热点。层状镍钴锰复合正极材料是一种极具有发展前景锂离子正极材料，相比于LiNiO₂、LiCoO₂和LiMnO₂三元材料具有以下特点：成本低、放电比容量大、循环性能好、倍率性能好、热稳定能能好、结构比较稳定等。三元材料结合了三种材料的优点，通过Ni-Co-Mn三者元素的协同作用，得到了高的比容量，已经成为目前最具有发展前景的新型正极材料之一。其中LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂具有高的放电比容量、电压范围宽和对环境毒性小等优点，但材料中存在锂镍混排和放电过程中会发生相转变问题，使得电池的放电比容量、循环稳定性和倍率性能低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中锂离子三元正极放电比容量和倍率性能低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用钒离子和钠离子共同取代的锂离子电池三元正极材料，其特征在于，其化学式为Li_1-xNa_x[Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2]_1-yV_y]O₂，其中，0.005≤x≤0.02，0.005≤y≤0.02。

优选地，所述x的值为0.005、0.01或0.02；所述y的值为0.005、0.01或0.02。

本发明还提供了上述钒离子和钠离子共同取代的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)：称取360～366重量份数的氢氧前驱体Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂，172.9～175.4重量份数的氢氧化锂，1.82～7.28重量份数的五氧化钒，1.68～6.72重量份数的碳酸氢钠，震荡混合均匀；

步骤2)：将步骤1)震荡混合的样品中加入酒精，研磨至酒精完全挥发，得到粉末前驱体混合物；

步骤3)：将步骤2)所得的粉末前驱体混合样品压制成块状；

步骤4)：将步骤3)压制好的样品在含O₂的气氛中煅烧，首先升温到530～570℃并保温3～5小时，接着升温到850～950℃保温10～15小时，降至室温后即得钒离子和钠离子共同取代的锂离子电池三元正极材料。

优选地，所述步骤3)中的压力为4MPa。