[发明专利]一种Mg2+

说明书

本发明公开了一种Mg²⁺双重掺杂提高镍酸锂正极材料电化学性能的制备方法。通过溶胶‑凝胶法结合高温焙烧的方法将Mg²⁺同时掺杂到镍酸锂LiNiO₂的锂位和镍位，制备Mg²⁺双重掺杂镍酸锂Li_1‑xMg_xNi_1‑xMg_xO₂（x≤0.1）。利用Mg²⁺在镍位的掺杂抑制合成过程中杂质的形成，利用Mg²⁺在锂位的掺杂抑制Ni³⁺由镍层迁移到锂层，避免镍锂混排的产生，提高锂离子在活性材料颗粒内部的扩散，从而提高镍酸锂的容量、倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明属于新能源材料技术领域，特别涉及一种Mg²⁺双重掺杂提高镍酸锂正极材料电化学性能的制备方法。

背景技术

随着锂离子电池应用范围的拓宽以及社会对锂离子电池能量密度的要求越来越高，开发高能量密度、高功率、长寿命和低成本的锂离子电池正极材料已成为锂离子电池发展的关键和亟需解决的任务。现有应用广泛的钴酸锂正极材料却因为其实际容量较低、成本较高、对环境不友好等缺点，已难满足市场需求，因此，发展其它可替代的新型高容量正极材料已成为锂离子电池研发的迫切任务。层状镍酸锂正极材料LiNiO₂具有高达274mAh/g的理论容量、成本较低等优点，成为目前锂离子电池正极材料的研究热点之一。然而，镍酸锂却存在难以合成纯相化合物、锂和镍的混排恶化电化学性能的缺陷，目前对镍酸锂的研究都是围绕着这两大缺陷而开展，虽然，通过在镍位掺杂提高镍酸锂电化学性能的研究已有大量报道，已获得了一定的成功，但通过在锂位和镍位的双重掺杂的研究却未见报道。本发明通过在镍位的Mg²⁺掺杂抑制镍酸锂在合成过程中氧化镍的形成，从而避免产生杂质相；通过锂位的Mg²⁺掺杂抑制镍层中镍离子往锂层的迁移，从而避免锂镍混排现象的产生，从而提升镍酸锂的电化学性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有镍酸锂正极材料难以合成以及镍酸锂中存在锂镍混排而恶化电化学性能的问题，提供一种Mg²⁺双重掺杂提高镍酸锂正极材料电化学性能的制备方法，解决现有镍酸锂难合成及电化学性能较差的问题。

具体步骤为：

(1)将0.59391～0.65503g锂盐、0.14831～0.29662g镁盐和1.5912～1.73568g镍盐混合，然后加入15～25mL蒸馏水或去离子水，配制成混合盐水溶液。

(2)将3.8426～5.73962g络合剂加入15～25mL蒸馏水或去离子水，配制成络合剂水溶液。

(3)将步骤(1)所得混合盐溶液与步骤(2)所得络合剂水溶液混合，并转移至60℃～80℃恒温装置中，边加热并搅拌，直至溶液形成凝胶，然后将凝胶干燥并转移至管式炉中，在氧气气氛条件下，升温至600℃～750℃并恒温6～12小时，冷却后可得Mg²⁺双重掺杂镍酸锂正极材料。

所述锂盐为硝酸锂、醋酸锂、氯化锂、氢氧化锂、碳酸锂和溴化锂中的一种或多种；

所述镁盐为硝酸镁、醋酸镁、氯化镁和溴化镁中的一种或多种；

所述镍盐为硝酸镍、醋酸镍和氯化镍中的一种或多种；

所述络合剂为柠檬酸、酒石酸和乙二胺四乙酸中的一种或多种。

所述Mg²⁺双重掺杂镍酸锂正极材料为：Li_l-xMg_xNi_l-xMg_xO₂，其中x≤0.1，Mg²⁺同时掺杂到镍酸锂LiNiO₂的锂位和镍位。