[發(fā)明專利]LiMn1.5Ni0.5O4-a正極材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310656753.3
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN104701520A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許寒;劉興江;劉浩杰;彭慶文;盧志威;任麗彬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種LiMn_1.5Ni_0.5O_4-a正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

進入二十一世紀(jì)，伴隨著汽車帶來的全球性的能源危機與環(huán)境污染，各國政府都先后投入巨資加大新能源汽車的發(fā)展，新能源電動汽車與混合動力汽車成為時代的寵兒。目前電動車用動力電池主要有三種：鉛酸電池、鎳氫電池和鋰動力電池。從將來的發(fā)展趨勢看，鋰離子動力電池將成為主流，具有廣闊的應(yīng)用前景，相應(yīng)的，鋰離子動力電池關(guān)鍵材料的正極研發(fā)必須跟上時代要求。

鋰離子動力電池對正極材料的要求首先具有較好的安全性能，在較寬泛的溫度范圍內(nèi)能夠正常工作，同時具有較高的能量密度，能夠適應(yīng)鋰離子電池對正極材料高功率性能的要求，而能量密度又主要取決于材料本身的工作電壓、容量、以及材料的振實密度等電化學(xué)和物理性能，目前行業(yè)內(nèi)鋰離子電池正極材料研究的熱點主要集中在橄欖石過渡金屬磷酸鹽系正極材料(LiMPO₄)和尖晶石錳系正極材料上。

以磷酸亞鐵鋰和磷酸錳鋰為代表的橄欖石過渡金屬磷酸鹽系正極材料具有循環(huán)壽命長，安全性好，原料來源廣泛且價格低廉等特點，但與此同時也存在著材料電導(dǎo)率較低，倍率性能差等實際應(yīng)用的不足。

對于尖晶石錳系材料而言，通常使用較多的是錳酸鋰（LiMn₂O₄）材料，但該材料存在與生俱來的問題就是充放電循環(huán)性能差，容量衰減很快。通常認(rèn)為其中的主要原因是Mn³⁺的存在產(chǎn)生了Jahn-Teller效應(yīng)，材料在充放電過程中發(fā)生晶格畸變，造成體積收縮或膨脹。

經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)申請?zhí)枮?01110428113.8，公開號為CN102683668A，名稱為：尖晶石鎳錳基氧化物正極材料及其制備方法的發(fā)明專利，其說明書中公開了一種尖晶石鎳錳基氧化物正極材料，具有式(I)所示的原子比組成：Li_aM_x+yNi_0.5-yMn_1.5-xO₄；(I)；其中，0.9≤a≤1.1，0≤x≤0.2，0≤y≤0.1；M為Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Ag、Sn、Ce、Nd、Ta、W、Pt和Au中的一種或多種。發(fā)現(xiàn)到的專利申請采用了金屬元素?fù)诫s的方法，較小了體積收縮或膨脹，改善了尖晶石正極材料的功率性能，但是由于摻雜過程中引入了新的金屬元素，增加了原料種類，從而使得材料的批次一致性存在問題，不利于產(chǎn)品的工業(yè)化技術(shù)推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種倍率和循環(huán)性能良好，材料批次一致性好，有利于產(chǎn)品的工業(yè)化技術(shù)推廣，并且具有環(huán)保效果的LiMn_1.5Ni_0.5O_4-a正極材料的制備方法。

本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：

LiMn_1.5Ni_0.5O_4-a正極材料的制備方法，制備步驟包括：制作前驅(qū)體：⑴按照摩爾比Li：Ni：Mn=1.1-2：0.5-1：1.5-2的比例，將碳酸鋰、氧化亞鎳、二氧化錳，以乙醇為球磨介質(zhì)進行濕法球磨混合3-15小時，形成LiMn_1.5Ni_0.5O₄漿料前驅(qū)體；⑵將LiMn_1.5Ni_0.5O₄漿料前驅(qū)體取出后置于60℃-80℃干燥箱進行3-6小時干燥，完成LiMn_1.5Ni_0.5O₄前驅(qū)體的制作過程，其特點是：制備步驟還包括分成不同溫度段燒結(jié)LiMn_1.5Ni_0.5O₄前驅(qū)體，完成LiMn_1.5Ni_0.5O_4-a（0＜a≤0.05）正極材料的制作過程。

本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施：