[發明專利]鋰快離子導體相修飾的鋰離子電池正極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210252816.4
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102760884A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 尹艷紅;岳紅云;曹朝霞;張會雙;楊書廷
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 于兆惠

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料，特別是一種具有鋰快離子導體相修飾的稀土元素摻雜復合層狀鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

電動汽車、動力電池的發展對鋰離子電池正極材料提出了更高的要求：如高能量密度、高安全性、好的倍率性能、較寬的溫度使用范圍等。目前常用的正極材料，如鈷酸鋰(LiCoO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)、三元系(LiMn_1/3Co_1/3Ni_1/3O₂)、磷酸鐵鋰(LiFePO₄)等都不能完全滿足動力電池的需求。鈷酸鋰材料的比容量相對較高，循環和低溫性能好，但價格高，且安全性不好；錳酸鋰材料成本低，倍率性能好，但是其高溫循環與儲存性能差，而且能量密度偏低；三元材料能量密度高，價格相對較低，但同樣也存在安全隱患；磷酸鐵鋰材料安全性能好，但能量密度較低，而且低溫性能較差。

近年來，以Li₂MnO₃為穩定相的復合層狀正極材料xLi₂MnO₃?(1-x)LiMO₂（其中M=Mn、Ni、Co等）的研究較多，該材料具有結構穩定、比容量較高，而且錳資源豐富，價格低廉且環境友好的優點。但在實際的應用中，由于其電導率較低，導致材料的循環壽命差，容量衰減快，倍率性能不好，無法在電池，特別是動力電池中使用。因此，迫切需要尋找一種改性復合層狀xLi₂MnO₃?(1-x)LiMO₂化合物的新方法，使其具有較高的放電比容量和充放電效率、較好的循環性能、倍率充放電性能以及溫度適配性，以滿足動力電池的性能要求。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種比容量高，倍率性能好，循環穩定，溫度適配性強的新型鋰快離子導體相修飾的鋰離子電池正極材料。

本發明解決的另一個技術問題是提供了一種操作簡單、易于控制的鋰快離子導體相修飾的鋰離子電池正極材料的制備方法。

本發明的技術方案為：一種鋰快離子導體相修飾的鋰離子電池正極材料，其特征在于：該鋰離子電池正極材料是由稀土元素摻雜復合層狀鋰離子電池正極材料xLi₂MO₃?(1-x)LiN_1-yR_yO₂和鋰快離子導體形成的復合材料，稀土元素摻雜復合層狀鋰離子電池正極材料xLi₂MO₃?(1-x)LiN_1-yR_yO₂中M?=?Mn（錳）、Ti（鈦）或Sn（錫），N=Mn（錳）、Ni（鎳）、Co（鈷）、Fe（鐵）、Cr（鉻）、V（釩）或Mo（鉬），R?=?Sc（鈧）、Y（釔）、Pr（鐠）、Nd（釹）、La（鑭）、Ce（鈰）、Sm（釤）、Yb（鐿）、Eu（銪）、Gd（釓）中的一種或多種，其中0＜x＜1，0＜y＜0.2，鋰快離子導體和稀土元素摻雜復合層狀鋰離子電池正極材料xLi₂MO₃?(1-x)LiN_1-yR_yO₂的復合方式可以是鋰快離子導體包覆在稀土元素摻雜復合層狀鋰離子電池正極材料xLi₂MO₃?(1-x)LiN_1-yR_yO₂的表面，或者是鋰快離子導體與稀土元素摻雜復合層狀鋰離子電池正極材料xLi₂MO₃?(1-x)LiN_1-yR_yO₂形成的固溶體，或者是鋰快離子導體與稀土元素摻雜復合層狀鋰離子電池正極材料xLi₂MO₃?(1-x)LiN_1-yR_yO₂的物理混合，或者是上述三種復合方式中任意幾種的聯合使用，其中鋰快離子導體和稀土元素摻雜復合層狀鋰離子電池正極材料xLi₂MO₃?(1-x)LiN_1-yR_yO₂的摩爾比為?n：1，n的范圍為：0<n≤0.15。