[發(fā)明專利]復(fù)合摻雜和磷酸鹽包覆相結(jié)合的改性動(dòng)力鋰離子電池正極材料

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104253272A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海朗;宋騰飛;楊婷婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/505
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有優(yōu)良循環(huán)性能和倍率性能的改性動(dòng)力鋰離子電池正極材料及其制備方法。?

背景技術(shù)

作為新能源的鋰離子電池自問(wèn)世以來(lái)，憑借其優(yōu)異的性能已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等各類(lèi)電子產(chǎn)品，并在HEV及EV領(lǐng)域也展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。然而就目前已商業(yè)化的幾種鋰離子電池正極材料而言，均因其一些固有的缺點(diǎn)，難以滿足動(dòng)力鋰離子電池的要求。?

高容量、低成本、長(zhǎng)壽命及環(huán)境友好的新型正極材料的開(kāi)發(fā)已成為鋰離子電池的主流研究方向。LiNi_0.5Mn_0.5O₂與其他正極材料相比，具有理論比容量高(280mAh/g)、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉、環(huán)境友好無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具吸引力的正極材料。但該材料目前也存在著一些缺點(diǎn)，如：1、高電壓下LiNi_0.5Mn_0.5O₂在充放電過(guò)程中的容量衰減較快，循環(huán)穩(wěn)定性較差。2、由于電導(dǎo)率低，因而倍率性能較差。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)LiNi_0.5Mn_0.5O₂材料存在的問(wèn)題，提供一種比容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、倍率性能佳的復(fù)合摻雜和磷酸鹽包覆相結(jié)合的改性鋰離子電池正極材料。?

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：?

1、對(duì)LiNi_0.5Mn_0.5O₂材料進(jìn)行過(guò)鋰化處理和金屬陽(yáng)離子的摻雜，減小鋰鎳混排的同時(shí)使材料容量進(jìn)一步提高。?

2、對(duì)LiNi_0.5Mn_0.5O₂材料同時(shí)進(jìn)行陰離子的復(fù)合摻雜改性，進(jìn)一步提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)性能。?

3、進(jìn)一步對(duì)所合成的材料進(jìn)行磷酸鹽包覆，提高了材料的倍率性能和高電壓下的循環(huán)性能。?

本發(fā)明的另一目的是提供所述材料的制備方法。?

該鋰離子電池正極材料為一種復(fù)合摻雜和磷酸鹽包覆相結(jié)合的改性鋰離子電池正極材料，具有如下化學(xué)通式FePO₄(AlPO₄)/Li_1+y(Ni_0.5Mn_0.5)_1-xM_xO_2-zN_z，?其中，M為T(mén)i、Mg、Al或Cr，N為F、Cl或S，0≤x≤0.1，0＜y≤0.15，0＜z≤0.15。?

所述復(fù)合摻雜和磷酸鹽包覆相結(jié)合的改性動(dòng)力鋰離子電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：?

(1)采用Na₂CO₃為沉淀劑，NH₄HCO₃為絡(luò)合劑的復(fù)合碳酸鹽共沉淀法制備出鎳、錳分布均勻的球形(Ni_0.5Mn_0.5)CO₃前軀體；?

(2)以(Ni_0.5Mn_0.5)CO₃前軀體為基材，均勻混入定量鋰鹽、M金屬鹽和陰離子N鹽。然后在500℃下預(yù)燒6小時(shí)，隨爐冷卻。將預(yù)燒后得到的混合氧化物再次球磨2小時(shí)，壓片使其充分接觸。最后采用高溫分段煅燒方式即：750℃保溫6小時(shí)之后繼續(xù)升溫至950℃恒溫6小時(shí)，升溫速率為5℃/min。冷卻、粉碎、篩分，得到晶型完好的Li_1+y(Ni_0.5Mn_0.5)_1-xM_xO_2-zN_z材料，其中0≤x≤0.1，0＜y≤0.15，0＜z≤0.15。?