[發明專利]金屬氧化物包覆鋰鎳錳氧材料及其制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 201210163660.2
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102709525A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 劉三兵;劉云建
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種金屬氧化物包覆鋰鎳錳氧材料及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

近年來，隨著能源環境問題的日益嚴重以及電子產品輕型化的要求，人們對鋰離子電池的研究不斷深入。目前常用的商業化的鋰離子電池正極材料LiCoO₂價格高、有毒性，故人們一直努力在尋找其替代品。錳酸鋰(LiMn₂O₄)由于價格低廉、無毒而受到人們的關注，而向錳酸鋰中加入鎳可得到鋰鎳錳氧(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)材料，LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的充放電過程中主要存在4.7V的平臺，理論容量高達146.7mAh/g，具有較高的能量密度、較高的比功率，因而成為當今鋰離子電池正極材料研究的熱點。

雖然LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料具有很多優點，但其充放電過程中電壓較高，使得電極表面處的電解液不停地被氧化分解而沉積于電極表面，阻礙鋰離子脫嵌，導致其循環性能差、容量衰減，限制了其商業化應用。為了解決這個問題，可采用其他金屬或者非金屬氧化物（如SiO₂、ZnO等）對材料進行包覆處理，使材料與電解液隔離，從而減小充放電過程中電解液對材料的影響；或者，也可通過向材料中摻雜Mg、Al、F、Cr、Fe、Co等其他元素而使材料形成更加穩定的結構（楊軍、徐欣欣、努麗燕娜等，鋰離子電池正極材料的制備方法，中國專利申請號：CN200710182292.5；張乃慶、楊同勇、孫克寧等，一種提高鋰離子電池正極材LiNi_0.5Mn_1.5O₄電化學性能的方法，中國專利申請號：CN201010177822），從而在一定程度上改善其循環穩定性。

發明人發現現有技術中至少存在如下問題：雖然上述技術可在一定程度上改善LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的循環穩定性，但當充放電循環次數較多時，電池比容量仍會衰減，循環穩定性明顯變差；同時，上述的方法還存在工藝復雜、成本高、有毒污染環境等問題，只限于實驗室研究，難以實現工業化生產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題包括，針對現有技術中LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料循環性能不好、不適應大規模生產的問題，提供一種比容量高、循環穩定性及倍率性能好、可適應大規模生產的金屬氧化物包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的制備方法。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是一種金屬氧化物包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的制備方法，其包括：

1）沉淀步驟：配制可溶性金屬鹽的水溶液，將LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料加入所述水溶液中，并向所述水溶液中加入含碳酸根離子的沉淀劑，使水溶液中的金屬離子在LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料表面沉淀而得到沉淀物；其中，所述可溶性金屬鹽為可溶性鎳鹽或可溶性錳鹽；

2）燒結步驟：在含氧氣氛下，對步驟1）得到的沉淀物進行低溫燒結，得到金屬氧化物包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料。