[發明專利]一種鋰離子電池用富鋰正極材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110384164.5
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102364732A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 廖小珍;馬紫峰;王紅
• 申請（專利權）人: 上海中聚佳華電池科技有限公司;上海交通大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 羅蔭培

技術領域

本發明涉及一種電池材料的制備方法，特別是一種鋰離子電池用富鋰正極材料的制 備方法。

背景技術

鋰離子電池由于體積小、比容量大、環境友好、反復充放電容量衰減小等優點被認 為是當今理想的化學電源，其在小型移動電子設備中的應用取得了極大的成功。隨著全 球新能源汽車領域的發展，大型動力鋰離子電池也在積極研制中。為了開發高容量、高 功率以及循環穩定的鋰離子電池，新型電極材料是關鍵，特別是正極材料作為鋰離子電 池的核心組成部分之一，歷來是人們研發的重點。鈷酸鋰是最早實現商品化的正極材料， 其性能穩定、制備簡單、工藝成熟，但全球鈷資源緊缺，生產成本高，且鈷具有一定的 毒性，因此其發展受到了阻礙。尖晶石結構的錳酸鋰是目前市場上最廉價的正極材料， 具有安全性好和環境友好等優點，但是其比容量低，錳離子的溶解導致的循環穩定性差 等缺點限制了它的發展。鎳鈷錳三元材料具有很好的電化學性能，安全性好，但是其價 格偏高。

富鋰正極材料特別是錳基富鋰正極材料由于超高的比容量和較低廉的價格引起了廣 泛的關注。文獻報道的富鋰正極材料主要是層狀材料Li₂MnO₃-LiNi_0.5-xMn_0.5-xCo_2xO₂形成的固溶體，富鋰正極材料和商業化的鈷酸鋰相比具有更高的比容量(250mAh/g)。 由于過渡金屬元素以錳為主，錳資源豐富，環境友好，價格低廉，因此具有好的發展前 景。中國專利CN101694876A公開了一種基于共沉淀法制備的錳基富鋰正極材料 Li[Li_(1-2x)/3Ni_x-aM_yMn_(2-x)/3-b]O₂，放電比容量(250mAh/g)，粒徑平均尺寸800nm。中國 專利CN101562245A公開了一種富鋰正極材料Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂(1/5＜x＜1/3)的包 覆改性方法，使用MnO₂包覆富鋰正極材料后其倍率性能得到提高。日本的Atsushi?Ito 等人報道了基于共沉淀法制備的富鋰正極材料Li[Ni_0.17Li_0.2Co_0.07Mn_0.56]O₂，展現了 244mAh/g的放電比容量(Atsushi?Ito，Decheng?Li，Yasuhiko?Ohsawa，Yuichi?Sato，Journal? of?Power?Sources?183(2008)344-346)。共沉淀法的缺陷是不易得到理論配比的產物， 特別是鎳鈷錳很難均勻的分散沉淀，共沉淀過程不好控制，批次穩定性不好。因此，富 鋰正極材料要得到實際應用就需要尋找一種簡單的制備方法和改性方法，使該正極材料 具有較好的電化學性能，并且適合大規模工業化生產。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池用富鋰正極材料的制備方法，采用噴霧干燥工 藝將鹽溶液瞬間蒸發得到分子級別混合均勻的前驅體粉末，有利于高溫反應中得到理論 配比的富鋰正極材料。

本發明一種鋰離子電池用富鋰正極材料的具體制備方法如下，以下均以質量份表示：