[发明专利]一种可用于锂电池的杨梅状富锂正极材料的制备方法

说明书

一种可用于锂电池的杨梅状富锂正极材料的制备方法，涉及锂电池技术领域。提供工艺简单、原料成本低和环境友好，具有良好的结构稳定性和容量与电压稳定性的一种可用于锂电池的杨梅状富锂正极材料的制备方法。包括以下步骤：1)将过渡金属盐中的至少一种溶于去离子水中，配制成混合盐溶液A；2)将碳酸盐溶于去离子水中，配制成溶液B；3)在连续搅拌反应釜中加入酒石酸盐溶液；4)将溶液A和溶液B泵入反应釜中反应；5)反应结束后收集产物，过滤、洗涤、真空干燥后制得碳酸盐前驱体；6)将干燥后的碳酸盐前驱体置于马弗炉中煅烧，制得到氧化物前驱体；7)将氧化物前驱体与锂盐混合，热处理后制备出杨梅状富锂正极材料。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种杨梅状富锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池因其具有安全性好、电压高、寿命长、污染小等优点，自20世纪90年代问世以来迅速发展，目前已广泛应用于各个领域。但日益增长的储能需求对锂离子电池提出了更高的要求，研发高能量密度和低成本的锂离子电池迫在眉睫(Zhang等，AdvancedMaterials，30(29)，1801751)。层状钴酸锂、尖晶石锰酸锂和橄榄石磷酸铁锂等正极材料已被广泛研究，它们的实际放电比容量已经逐步接近其各自的理论极限值，仍然不能满足人们在能量密度方面的需求。因此，开发高容量的新型正极材料是进一步提升锂离子电池能量密度的关键。

富锂锰基正极材料具有比容量高(250mAh/g)、成本低和环境友好等优点，是目前化学电源领域的研究热点。然而，循环过程中富锂正极材料结构不稳定导致的容量与电压的快速衰减限制了其商业化应用(zheng等，Advanced Energy Materials，2017，7(6)，1601284)。近年来，为改善富锂正极材料的电化学性能，研究人员采用如表面包覆、掺杂、微观结构调控等策略，取得了较大的研究进展。但是富锂正极材料制备工艺繁琐、成本较高、批量生产较难等问题仍亟待进一步深入研究和解决。

因此，开发能够提高富锂正极材料循环与电压稳定性并降低其生产成本的工业化制备方法是一个非常重要的研究课题。

发明内容

本发明的目的在于提供工艺简单、原料成本低和环境友好，具有良好的结构稳定性和容量与电压稳定性的一种可用于锂电池的杨梅状富锂正极材料的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将过渡金属盐中的至少一种溶于去离子水中，配制成混合盐溶液A；

2)将碳酸盐溶于去离子水中，配制成溶液B；

3)在连续搅拌反应釜中加入酒石酸盐溶液；

4)将溶液A和溶液B泵入反应釜中反应；

5)反应结束后收集产物，过滤、洗涤、真空干燥后制得碳酸盐前驱体；

6)将干燥后的碳酸盐前驱体置于马弗炉中煅烧，制得到氧化物前驱体；

7)将氧化物前驱体与锂盐混合，热处理后制备出杨梅状富锂正极材料。

在步骤1)中，所述过渡金属盐可选用锰盐、镍盐、钴盐或其他过渡金属盐；所述锰盐可选自乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰等中的至少一种；所述镍盐可选自乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍等中的至少一种；所述钴盐可选自乙酸钴、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴等中的至少一种；所述锰盐、镍盐和钴盐按摩尔比的配比可为(2～4)︰(0～1)︰(0～1)；所述混合盐溶液A的摩尔浓度为0.1～4mol/L。

在步骤2)中，所述碳酸盐可选用碳酸钾、碳酸钠等碳酸盐；碳酸盐的物质的量是过渡金属盐的1～1.5倍，溶液B的摩尔浓度为0.1～6mol/L。

在步骤3)中，所述酒石酸盐溶液的摩尔浓度为0.01～0.1mol/L。