[发明专利]一种空心铁酸镍修饰镧掺杂镍钴锰酸锂的正极材料及其制法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种空心铁酸镍修饰镧掺杂镍钴锰酸锂的正极材料，镧掺杂镍钴锰酸锂LiLa_0.06‑0.18Ni_0.62‑0.74Co_0.1Mn_0.1O₂，镧掺杂取代了部分镍的晶格，改善了镍钴锰酸锂的离子混排，形成高度有序的层状，提高了晶体的结构稳定性，镧掺杂镍钴锰酸锂表面形成一层纳米空心铁酸镍薄层，独特的空心结构缩短了锂离子的传输路径，从而促进了电子和锂离子的传输和扩散，提高了正极材料实际比容量和倍率性能，纳米空心铁酸镍薄层的包覆作用，减少了镧掺杂镍钴锰酸锂与电解液的直接接触，抑制了活性成分与电解液发生副反应而导致容量衰减和循环稳定性降低，具有更高的实际比电容和优异的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种空心铁酸镍修饰镧掺杂镍钴锰酸锂的正极材料及其制法。

背景技术

锂离子电池具有输出电压高、能量密度大，无记忆效应、充放电快速等优点，广泛应用在电子产品和新能源电动汽车领域，锂离子电池主要有正极材料、负极材料、隔膜、电解液等组成，而正极材料对锂离子电池的电化学性能影响最大，目前的广泛研究的应用的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍钴铝酸锂、聚磷酸铁锂等，由于正极材料的比容量比负极材料低，限制了锂离子电池的综合性能，因此需要研究和开发电化学性能优异的正极材料，以满足锂离子电池发展的需求。

镍钴锰酸锂如LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的比容量较高，循环性能良好，是一种发展潜力巨大的锂离子电池正极材料，在充放电过程中，正极LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂处于脱锂状态，具有较强的氧化性，容易与电解液发生氧化还原副反应，使正极活性成分损耗和溶解，导致正极材料容量衰减迅速，并且LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的镍离子含量较高，高荷电态下的Ni⁴⁺具有催化活性，加速正极活性成分与电解液之间的副反应，进一步导致正极材料的容量衰减和循环稳定性下降，因此提高LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料的电化学性能成为研究热点和难点。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种空心铁酸镍修饰镧掺杂镍钴锰酸锂的正极材料及其制法，解决了LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料容量衰减迅速和电化学循环稳定性较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空心铁酸镍修饰镧掺杂镍钴锰酸锂的正极材料，所述空心铁酸镍修饰镧掺杂镍钴锰酸锂的正极材料制备方法如下所示：

(1)在氮气氛围中，向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、醋酸镍、醋酸钴、醋酸锰和醋酸镧，搅拌溶解后在水浴反应仪中，加热至50-70℃，缓慢滴加氨水控制溶液pH至10-11，再加入氢氧化钠溶液，匀速搅拌反应5-10h，静置陈化6-12h，过滤溶剂，使用蒸馏水洗涤并干燥，制备得到镧掺杂镍钴锰氢氧化物前驱体。

(2)将镧掺杂镍钴锰氢氧化物前驱体和氢氧化锂混合并研磨成细粉，置于电阻炉中，升温至840-880℃，煅烧8-12h，制备得到镧掺杂镍钴锰酸锂。