[發明專利]鋰離子電池正極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310389629.5
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103474638A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 宋阜;林建雄;謝能建;楊金洪;錢文連;何向明;高劍;王莉;李建軍
• 申請（專利權）人: 廈門鎢業股份有限公司;清華大學
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

在鋰離子電池諸多正極材料中，尖晶石LiMn₂O₄以其低成本、無毒、高能量密度等特點受到了廣泛的關注，但LiMn₂O₄存在著循環性能差和高溫性能差等缺陷。目前，為克服所述缺陷，研究者采用其它元素部分取代Mn形成LiM_xMn_2?xO_4?(M=?Co,?Cr,?Ni,?Fe,?Cu等)來改善鋰離子電池的性能。其中，尖晶石鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O₄以其優異的性能（理論容量146.7mAh/g，放電平臺電壓4.7V?vs?Li/Li⁺）受到廣泛關注。但是，LiM_xMn_2?xO₄在循環過程中容易因高壓導致電解液的氧化分解。此外，在合成LiM_xMn_2?xO₄的過程中，當溫度高于600℃時，容易出現氧缺陷造成Li_xNi_1-xO雜相的出現，導致充放電過程中相變嚴重，電化學性能惡化。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種能抑制Li_xNi_1-xO雜相的鋰離子電池正極材料及其制備方法。

一種鋰離子電池正極材料，該正極材料的化學通式為Li_xNi_0.5-yMg_yMn_1.5O₄，0.95≤x≤1.05，0.01<y≤0.04。

一種鋰離子電池正極材料的制備方法，其包括：分別提供可溶于一液相溶劑的一鎳(Ni)源、一錳(Mn)源及一鎂(Mg)源；將所述鎳源、錳源及鎂源溶于所述液相溶劑中形成一含有Ni⁺、Mn²⁺及Mg²⁺的混合溶液，其中，所述鎳源、錳源和鎂源按照Ni:Mn:Mg的摩爾濃度比為(0.5-y):1.5:z混合，且0.01<y≤0.04，z>y；在所述混合溶液中加入沉淀劑，使所述Ni⁺、Mn²⁺及Mg²⁺共沉淀，得到一共沉淀物；從所述混合溶液中分離提純該共沉淀物得到前驅體Ni_(0.5-y)/2Mg_y/2Mn_0.75CO₃，燒結該前驅體，得到前驅體氧化物Ni_(0.5-y)/2Mg_y/2Mn_0.75O；將該前驅體氧化物與一鋰源均勻混合后進行燒結，得到正極材料Li_xNi_0.5-?y?Mg_yMn_1.5O₄，其中，0.95≤x≤1.05。

相較于現有技術，本發明的鋰離子電池正極材料及其制備方法，通過加入過量的Mg部分取代Ni，且通過共沉淀法實現Mg、Ni、Mn原子級別的混合，從而可以有效避免Li_1-xNi_xO雜相的出現，提高循環性能。另外，在鋰離子電池反應過程中，由于取代部分Ni離子的Mg離子不參加氧化還原反應，故，可以提高該正極材料的結構穩定性。此外，該鋰離子電池正極材料的粒徑大小可控。該鋰離子電池正極材料的制備方法還具有方法簡單，成本低廉等特點。

附圖說明

圖1本發明實施例的鋰離子電池正極材料制備方法流程圖。

圖2是本發明實施例1-2及對比例1-2合成的正極材料的X射線衍射(XRD)譜圖。

圖3是圖2的局部放大圖。

圖4是本發明實施例1合成的正極材料LiNi_0.48Mg_0.02Mn_1.5O₄的掃描電鏡?(SEM)圖。

圖5是本發明實施例1合成的正極材料LiNi_0.48Mg_0.02Mn_1.5O₄在不同電流密度下的倍率放電曲線。

具體實施方式