[发明专利]一种层状无钴无镍富锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池材料制备技术领域，具体涉及一种层状无钴无镍富锂正极材料及其制备方法。该方法包括如下步骤：将层状锰氧化物与锂盐混合，在有氧条件下，进行熔盐电解反应，得所述层状无钴无镍富锂正极材料。本发明结合锰酸锂材料自身具有高低温充放电性能良好，资源丰富，价格低廉等优点，采用层状氧化锰和熔盐电解法制备无钴无镍的富锂正极材料，该方法工艺简单，生产成本低。采用本发明合成的层状无钴无镍的富锂正极材料综合了以上优点，其在0.1C电流密度下，初始放电比容量高于三元材料；从循环稳定性方面观察，合成的材料要优于尖晶石锰酸锂材料，同时该方法制备层状无钴无镍富锂正极材料价格低廉具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料制备技术领域，具体涉及一种层状无钴无镍富锂正极材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源的高速发展，高容量锂离子动力电池成为全球新能源和科技的发展热点。作为影响锂电池容量关键部分的正极材料，更是目前技术攻关的重点，人们迫切需求一种成本低，高能量密度，高循环性能和高安全性的正极材料。

目前，市面上正极材料LiCoO₂和三元材料(NCM)，均不能够同时满足以上条件，主要原因是钴元素的价格持续走高，同时钴也是一种非环境友好型元素。随着技术进步，在保持高稳定性前提下，提高三元正极材料中镍的含量，降低价格昂贵的钴含量，甚至不含钴，是目前锂电池正极材料的发展方向。然而，前驱体中镍含量逐渐增高、钴含量逐渐降低，会使三元正极材料在充放电过程中稳定性下降，并易发生严重的阳离子混排，使正极材料的充放电效率、可逆循环的稳定性大大下降。

由于锰酸锂具有资源丰富、成本低、污染小、安全性好等优点，是最有发展前途的锂离子电池正极材料之一。锰酸锂具有尖晶石和层状两种结构，其中尖晶石型LiMn₂O₄理论容量为148mAh g^-1，由于其容量较低、热稳定性差，不利于大规模应用。而层状LiMnO₂理论容量高达285mAh g^-1，差不多是目前常用的尖晶石型锰酸锂LiMn₂O₄正极材料的2倍，满足高电压、高比容量正极材料的要求，已成为目前研究热点。

但层状LiMnO₂由于合成困难，合成条件十分苛刻，层状锰酸锂LiMnO₂结构极不稳定，在充放电过程中结构易发生坍塌，进而转变为容量较低的尖晶石型LiMn₂O₄使循环稳定性差，产品结构的不稳定等因素制约了LiMnO₂的商品化。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的合成层状无钴无镍富锂正极材料的循环稳定性差、合成条件苛刻等缺陷，从而提供一种新的合成方法来合成循环良好和结构稳定，工艺简单的层状无钴无镍富锂正极材料。

为此，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种层状无钴无镍富锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

将层状锰氧化物与锂盐混合，在有氧条件下，进行熔盐电解反应，得所述无钴无镍富锂正极材料。

可选的，所述熔盐电解反应的温度为300-800℃，时间为8-12h，电流密度为1-3A/cm²。例如，反应温度可以为350℃，400℃，450℃，500℃，550℃，600℃，650℃，700℃，750℃；所述反应时间可以为8.5h，9h，9.5h，10h，10.5h，11h，11.5h；所述电流密度可以为1.2A/cm²，1.5A/cm²，1.8A/cm²，2A/cm²，2.2A/cm²，2.5A/cm²，2.8A/cm²。