[发明专利]一种锂离子电池用钠掺杂富锂锰基正极材料及其制备方法

摘要

本发明为一种锂离子电池用钠掺杂富锂锰基正极材料，该材料为钠盐掺杂的富锂锰基固溶体正极材料，所述的富锂锰基固溶体正极材料的通式为xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1‑x)LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2，其中0.4≤x≤0.7，钠元素掺杂量为锂元素摩尔含量的1～10%；其中所述钠盐为Na2CO3、Na2C2O4、NaNO3其中的一种。本发明所提出的锂离子电池用钠掺杂富锂锰基正极材料三元相锰摩尔含量大于50%，以高储量、低价格的锰代替钴和镍，可以降低应用成本。而且与现有技术相比，本发明提供的钠掺杂可以提高富锂锰基正极材料的放电比容量以及循环稳定性。

主权项

一种锂离子电池用钠掺杂富锂锰基正极材料的制备方法，其特征为该材料为钠盐掺杂的富锂锰基固溶体正极材料，所述的富锂锰基固溶体正极材料的通式为xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1‑x)LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2，其中0.4≤x≤0.7，钠元素掺杂量为锂元素摩尔含量的1～10％；其中所述钠盐为Na2CO3、Na2C2O4、NaNO3其中的一种；所述的锂离子电池用钠掺杂富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：根据富锂锰基正极材料xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1‑x)LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2的化学计量比称取可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐，用去离子水配成过渡金属盐混合溶液，其中0.4≤x≤0.7；步骤2：在恒温搅拌反应釜内加入步骤1所得过渡金属盐溶液体积5‑10％的去离子水，用络合剂溶液调节其pH值至7.0‑9.0作为反应底液，而后以恒定滴速加入过渡金属盐混合溶液，同时加入络合剂溶液并调节其滴速使反应溶液的pH值保持7.0‑9.0，过渡金属盐溶液滴加完毕即完成络合反应得到络合溶液；步骤3：在另一恒温搅拌反应釜内加入步骤2所得络合溶液体积3‑5％的去离子水，用沉淀剂溶液调节其pH值至7.0‑9.0作为反应底液，而后以恒定滴速加入络合溶液，同时加入沉淀剂溶液并调节其滴加速率使反应溶液的pH值保持7.0‑9.0，络合溶液滴加完毕即完成沉淀反应得到悬浊液；步骤4：将步骤3所得悬浊液陈化10‑15h后过滤，并用去离子水洗涤滤饼，干燥后即得镍钴锰三元复合前驱体；步骤5：将步骤4所得镍钴锰三元复合前驱体、化学计量比的钠盐及化学计量比为101～103％的锂盐球磨混合4～6h后干燥，400～500℃预烧4～6h，冷却至室温后研磨30～60min，然后800～900℃保温15～20h，最后得到所述锂离子电池用钠掺杂富锂锰基正极材料。