[發明專利]一種表面包覆的高電壓正極材料LiNi0.5Mn1.5O4及其制備方法

無效

• 申請號: 201110277447.X
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102324512A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 劉云建;劉志遠;陳效華
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 張小虹

技術領域

本發明涉及一種表面包覆的高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄及其制備方法，屬新能源材料制備領域。

背景技術

尖晶石型高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有工作電壓高，比能量高，資源豐富，價格便宜等優點，被人們認為是最具潛力的新型鋰離子動力電池正極材料之一。但是，由于其工作電壓高，在高電壓下對電解液具有一定的分解作用；此外，其高溫下電化學性能尚不能滿足需求。因此急需改善尋求改善高電壓正極材料在高電壓工作區域以及高溫下的電化學性能。目前針對高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄的改性主要采用表面包覆氧化物和碳，但是對改進其在高溫下電化學性能，特別是循環性能，效果一般。

發明內容

本發明的目的在于提供一種表面包覆的高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄及其制備方法，解決高電壓材料在高溫下的循環性能，采用全新的氟化物包覆體系，能夠有效地提高高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄在高溫下的電化學性能，特別是循環性能。

(1)采用市場上購買的鎳錳前軀體和鋰鹽混合，先在300-500℃下預處理1-10h，然后再在800-950℃焙燒5-15h，最后在600-750℃回火4-24h。冷卻后研磨過篩得到高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄粉體。(2)將得到的高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄粉末置于水中，并用超聲波分散。然后向溶液中添加金屬鹽，最后向溶液中氟化物。保持溶液溫度在60-80℃之間，并持續攪拌5-10h。然后過濾并用蒸餾水洗滌5-10遍。在120℃烘干，得到包覆的高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄粉末。(3)最后將粉末在惰性氣體保護下在300-500℃焙燒2-10h，得到本發明產品。

(1)采用鎳錳前軀體和鋰鹽作為原料，按照LiNi_0.5Mn_1.5O₄的化學計量比混合，先在300-500℃下預處理2-10h，然后再在800-950℃焙燒5-15h，最后在600-750℃回火4-24h。冷卻后研磨過篩得到高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄粉體。

(2)將得到的高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₂粉末置于水中，并用超聲波分散。然后向溶液中添加金屬鹽，最后向溶液中氟化物。保持溶液溫度在60-80℃之間，并持續攪拌5-10h。然后過濾并用蒸餾水洗滌5-10遍。在120℃烘干，得到包覆的高電壓正極材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄粉末。表面包覆的氟化物的質量分數控制在0.1-2％之間。

(3)最后將粉末在惰性氣體保護下在300-500℃焙燒2-10h，得到本發明產品。

上述發明中步驟(1)中鎳錳前軀體可以是鎳錳氫氧化物，鎳錳碳酸鹽，鎳錳草酸鹽，鎳錳氧化物等。鋰鹽可以是碳酸鋰，氫氧化鋰，硝酸鋰等。

步驟(2)中的金屬鹽可以是硝酸鋰，硝酸鎂，硝酸鋁，氟化物可以是氟化銨，氟化氫等.

步驟(3)中的惰性氣體可以是N₂，Ar₂等。

具體技術方案如下：