[發(fā)明專利]一種通過還原過程制備富鋰固溶體正極材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210391413.8
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102881874A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童慶松;周惠;王浪
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01G11/86
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池電極材料制備的技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種可用于鋰電池、鋰離子電池、聚合物電池和超級電容器的摻雜富鋰固溶體正極材料的制備方法。

技術(shù)背景

尖晶石型LiMn₂O₄具有工作電壓高、價格低廉、環(huán)境友好等特點，但是該正極材料的可逆容量較低，在1C倍率充放電時放點容量只有90-100mAh/g；在高溫下該正極材料的放電容量會隨著充放電循環(huán)的進行快速衰減。

富鋰固溶體正極材料Li₂MnO₃·Li[Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3]O₂展現(xiàn)出比容量高、熱穩(wěn)定性好、循環(huán)性能良好等優(yōu)點，從而吸引了國內(nèi)外專家學者的高度興趣。目前制備富鋰固溶體正極材料采用的方法包括共沉淀方法、溶膠方法、固相燒結(jié)方法等。在這幾種制備方法中，為了進一步改善制備樣品的電化學性能，如提高第1循環(huán)的電流效率，改善不同倍率電流的放電性能等，也有一些摻雜制備方法的研究報道。

在共沉淀制備方法中，依據(jù)生成的沉淀的不同又分為氫氧化物共沉淀法和碳酸鹽共沉淀法。

在氫氧化物共沉淀法中，依據(jù)采用沉淀劑的不同又可分為氫氧化鋰共沉淀方法、氫氧化鈉(鉀)與氨水共沉淀方法，以下分別討論：

氫氧化鋰共沉淀方法是采用LiOH為沉淀劑，將LiOH溶液加入錳鹽、鎳鹽和鈷鹽的溶液中，制得錳、鎳和鈷的氫氧化物沉淀的復合物。將氫氧化物沉淀的復合物洗滌、干燥后,與過量LiOH混合，經(jīng)過一段或兩段或兩次燒結(jié)制得富鋰錳酸鋰材料[Guo?X.?et?al.?J.?Power?Sources，2008，?184：?414–419.;?Denis?Y.?et?al,J.?Electrochem.?Soc.,?2010，?157：A1177-A1182.；Li?J.,?et?al,?J.?Power?Sources,?2011，?196：?4821–4825.]。

為了改善氫氧化鋰共沉淀方法制備的樣品的倍率放電性能，吳曉彪等將氫氧化鋰共沉淀方法制備的Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂進行包覆碳處理；Shi等將制備的Li_1.048Mn_0.381Ni_0.286Co_0.286O₂進行磁控濺射處理，制備包覆碳的正極材料。結(jié)果表明，碳包覆材料具有高倍率放電性能(5C，145?mAh/g)[吳曉彪等，廈門大學學報(自然科學版)，?2008,?47:?224-227;?Shi?S.?J.?et?al,?Electrochim.?Acta，?2012,?63:?112–117]。

為了改善氫氧化鋰共沉淀方法制備的樣品的倍率放電性能，Croy等將制備的Li₂MnO₃前驅(qū)物或Li_1.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13O_2?和Li_1.13Mn_0.47Co_0.20Ni_0.20O₂富鋰固溶體材料用酸或酸式鹽處理，以改善性能[Croy?J.?R.?et?al,?Electrochem.?Commun.,?2011,?13:?1063–1066.；Denis?Y.?et?al,?J.?Electrochem.?Soc.,?2010,?157?:?A1177-A1182.]。研究表明，經(jīng)過(NH₄)₂SO₄處理的材料具有較高的容量和良好的倍率放電性能。