[发明专利]一种高容量锂离子电池正极材料的合成方法

摘要

本发明涉及一种高容量锂离子电池正极材料的合成方法。首先，使用了一种简单的水热辅助固相配位法来制备富锂氧化物前驱体Li[LixMnyM(1-x-y)]O2(0＜x，y＜0.5，M＝Mn0.5Ni0.5或Mnx’Niy’Co(1-x’-y’)，0＜x’，y’＜0.5)，该方法的优点是，合成的产物均匀一致性好，产物的纯度高，将溶液的pH控制在偏酸性环境下，不用氩气保护也可以保证二价锰不被氧化，产物中Ni、Co和Mn能达到了原子级的均匀分布，这样就使得合成的富锂氧化物前驱体具有很高的电化学活性。然后，本发明针对富锂氧化物正极材料存在的首次库伦效率低与循环稳定性能差等问题，采用无定形态锰的氧化物与之复合，最终合成了一类新型的高容量锂离子电池正极材料zMnOα·(1-z)Li[LixMnyM(1-x-y)]O2(1.5＜α≤2，0≤z≤0.25，0＜x，y＜0.5，M＝Mn0.5Ni0.5或Mnx’Niy’Co(1-x’-y’)，0＜x’，y’＜0.5)。本方法合成工艺简单，易于操作，合成的富锂型正极材料比容量高，首次库伦效率高，循环稳定性能好，是一类极具推广价值的正极材料的合成方法。

主权项

一种高容量锂离子电池正极材料的合成方法，其特征在于：将锂盐、镍盐、钴盐和锰盐按照一定的化学计量比溶于去离子水中，充分搅拌，得到均匀的混合溶液；配置等体积的，而且与锂盐、镍盐、钴盐和锰盐总摩尔浓度相同的柠檬酸溶液；用蠕动泵或者恒流泵将上面两种溶液同时泵入一个不停均匀搅拌的反应釜中，同时用氨水调整反应池中的pH值，使pH值维持在5.5～6.0左右，反应结束后将反应釜密封，置于烘箱中，在80～200℃环境中恒温搁置10～24h，自然冷却后得到共沉淀物；共沉淀物经过滤、洗涤和真空干燥，用马弗炉在400～600℃条件下煅烧4～6h，冷却后将得到的产物研磨，压片，再用马弗炉在800～900℃条件下煅烧10～24h，得到富锂氧化物前驱体Li[LixMnyM(1‑x‑y)]O2(0＜x，y＜0.5，M＝Mn0.5Ni0.5或Mnx’Niy’Co(1‑x’‑y’)，0＜x’，y’≤0.5)；将富锂氧化物前驱体研钵研磨后用超声分散在去离子水中；按照摩尔比0.95∶0.05，0.90∶0.10，0.85∶0.15，0.80∶0.20，0.75∶0.25，0.70∶0.30，0.65∶0.35，0.60∶0.40添加溶于去离子水的锰盐，滴加足量的沉淀剂，生成白色沉淀，超声、搅拌，维持温度为50～80℃直至去离子水完全蒸发，将蒸干的产物置于马弗炉中在400～600℃煅烧4～6h，得到锂离子电池正极材料zMnOα·(1‑z)Li[LixMnyM(1‑x‑y)]O2(1.5＜α≤2，0≤z≤0.25，0＜x，y＜0.5，M＝Mn0.5Ni0.5或Mnx’Niy’Co(1‑x’‑y’)，0＜x’，y’≤0.5)。