[發明專利]一種復合改性改善鎳錳酸鋰正極材料循環的方法

無效

• 申請號: 201310731386.9
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103682321A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 關成善;宗繼月;孟博;史新明
• 申請（專利權）人: 山東精工電子科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種通過摻雜及包覆改性鋰離子二次電池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的方法，尤其涉及一種復合改性改善鎳錳酸鋰正極材料循環的方法。

背景技術

鋰離子電池的發展方向主要為高能量密度型和高功率密度型，而能量密度和功率密度主要跟材料的放電容量和工作電壓有關。而目前使用的鋰離子電池正極材料的工作電壓皆低于4V，電池的能量和功率密度在應用上就受到了限制。如果需要較高電壓時，需要將多個單體電池串聯在一起，使用單體電池的數量多，給電池性能、安全和成本帶來許多不便，同時也不利于維護和使用。如果提高正極材料的工作電壓，從而提高單體電池的性能，有助于減少所需串聯的單體電池的數量，從而解決了上述問題。于是，5?V高電壓正極材料鎳錳酸鋰（LiNi_0.5Mn_1.5O₄）的開發便具有其重要的意義。

由各種制備工藝制備的鎳錳酸鋰（LiNi_0.5Mn_1.5O₄）正極材料很難完全消除Mn³⁺的存在，且其具有較高的工作電壓，導致其易受電解液的侵蝕與溶解而減少其循環壽命。目前常用的金屬陽離子摻雜雖能改善并未能從根本解決電解液的侵蝕問題，而采用金屬氧化物包覆則會與其中含有的痕量HF反應。

發明內容

本發明的目的是提供循環壽命長、可操作性強的一種復合改性改善鎳錳酸鋰正極材料循環的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種復合改性改善鎳錳酸鋰正極材料循環的方法，其特征在于：主要包含以下幾個步驟：

(1)將鎳源與錳源化合物溶于蒸餾水中，在惰性氣氛保護下，通過加入氨水絡合及沉淀劑沉淀，制備出結構式為Ni_0.5Mn_1.5(OH)₄的前驅體顆粒；

(2)將前驅體經洗滌、干燥后加入鋰源及含氟化合物，混合后經兩段燒結工藝得到F摻雜的LiNi_0.5Mn_1.5O_4-xF_x；

(3)將LiNi_0.5Mn_1.5O_4-xF_x加入溶有NH₄F的水溶液中，并加入含有硝酸鋁或硝酸鎂溶液，攪拌后置于烘箱內120℃干燥數小時；

(4)將干燥后的物料置于馬弗爐內于400-500℃條件下煅燒3-8小時，即得金屬氟化物（AlF₃，MgF₂）包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O_4-xF_x正極材料。

此方法中，稱取4.31g六水硫酸鎳和8.33g一水硫酸錳溶于35ml蒸餾水中，轉入氮氣保護下的四口燒瓶中，往其中滴加25%的氨水15ml，滴加完成后進行絡合反應30min，然后滴加4mol/L的氫氧化鈉46ml，滴加完成后進行陳化5h，經過濾、洗滌、干燥后得到Ni_0.5Mn_1.5(OH)₄的前驅體，稱量5.7g前驅體、1.23g碳酸鋰及0.06g?NH₄F，混合后置于馬弗爐內前段800℃燒結10h，后段580℃燒結12h，冷卻后即得LiNi_0.5Mn_1.5O_3.95F_0.05正極材料，待用；稱取6g?LiNi_0.5Mn_1.5O_3.95F_0.05正極材料加入溶有NH₄F的水溶液中，并加入含有0.3g九水硝酸鋁溶液，攪拌1h后置于烘箱內120℃干燥12h，然后置于馬弗爐內450℃煅燒5h，即得復合改性的LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料。