[發(fā)明專利]一種鋰離子電池正極材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810038217.6
• 申請(qǐng)日: 2008-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN101281965A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹千;張漢平;王斌;施軼;吳宇平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;H01M4/48;H01M4/04;C01D15/00;C01G1/02;C04B35/622;C04B35/624
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

眾所周知，鋰離子電池(包括使用聚合物電解質(zhì)的聚合物鋰離子電池)具有能量密度高、比功率大、循環(huán)性能好、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染等特點(diǎn)(參見：吳宇平，戴曉兵，馬軍旗，程預(yù)江.《鋰離子電池—應(yīng)用與實(shí)踐》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004年；吳宇平，張漢平，吳鋒，李朝暉，《聚合物鋰離子電池》，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007年)，因此它們的發(fā)展非常迅速。但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，一些電子器件對(duì)于鋰離子電池的體積容量密度和重量容量密度提出了更高的要求，因此迫切發(fā)展比容量更高的電極材料，因?yàn)殇囯x子電池的容量主要受制于電極材料的比容量。盡管Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y]O₂(0＜x，y＜1，0＜x+y＜1)的成本要要明顯低于LiCoO₂，比容量要高于LiCoO₂，但是還有待于進(jìn)一步的提高；同時(shí)，其循環(huán)性能與LiCoO₂相比要差，也有待于進(jìn)一步的改善。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服目前Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y]O₂(0＜x，y＜1，0＜x+y＜1)正極材料容量較低、循環(huán)性能差的缺點(diǎn)，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)在錳位采用鉻取代，可以有效地解決上述問題，不僅可以提高比容量，還可以明顯改善循環(huán)性能。

本發(fā)明的目的是提供一種可以提高比容量，改善循環(huán)性能的鋰離子電池正極材料及其制備方法，

本發(fā)明提出的鋰離子電池正極材料，是在錳位用鉻進(jìn)行取代的Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y-zCr_z]O₂，其中，x，y為正數(shù)，0＜x+y＜1，0＜z＜1-(x+y)＜1。x優(yōu)選為0.1≤x≤0.8，y優(yōu)選為0.1≤x≤0.5。z優(yōu)選為0.001≤x≤0.05。該種鋰離子電池正極材料的比較容易生產(chǎn)，成本低，具有良好的電化學(xué)性能，高的比容量和良好的循環(huán)性能。

本發(fā)明提供的上述鋰離子電池正極材料的制備方法該方法有固相法、共沉淀法或溶膠-凝膠法。

本發(fā)明的正極材料克服了目前Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y]O₂(0＜x，y＜1，0＜x+y＜1)容量低、循環(huán)性能差的缺點(diǎn)，提高了正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和相應(yīng)的循環(huán)性能和容量。本發(fā)明操作性強(qiáng)，重現(xiàn)性好，所得的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)良。

具體實(shí)施方式

下面將通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受限于這些實(shí)施例。

對(duì)比例1

將Co、Ni、Mn的摩爾比為1∶1∶1的Co₃O₄、NiO和MnO₂混合，然后加入Li與Co、Ni、Mn摩爾比總和為1.05∶1的碳酸鋰，固相球磨混合，然后在1050℃燒結(jié)24小時(shí)，得到固相法制備的LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂正極材料。

鋰離子電池正極材料的電化學(xué)性能測(cè)量：將上述正極材料與導(dǎo)電炭黑和粘合劑聚偏氟乙烯以質(zhì)量比87∶8∶5的比例混合，壓制在鎳網(wǎng)上，在150℃真空干燥24小時(shí)，作為工作電極。參比電極為金屬鋰，電解液為1mol/l?LiPF₆的EC/DEC/DMC(體積比1∶1∶1)。測(cè)試電壓范圍為3-4.3V。

測(cè)試結(jié)果表明：該材料的比容量為138mAh/g，循環(huán)10次后容量保持率為98％。

實(shí)施例1

將Co、Ni、Mn、Cr的摩爾比為1∶1∶0.95∶0.05的Co₃O₄、NiO、MnO₂、Cr₂O₃混合，然后加入Li與Co、Ni、Mn、Cr摩爾比總和為1.05∶1的碳酸鋰，固相球磨混合，然后在1050℃燒結(jié)24小時(shí)，得到固相法制備的LiCo_1/3Ni_1/3Mn_0.95/3Cr_0.05/3O₂正極材料。