[發(fā)明專(zhuān)利]一種Li-Mn-Mg三元復(fù)合電池正極材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410454734.7
• 申請(qǐng)日: 2014-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104332615A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李夢(mèng)思
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 李夢(mèng)思
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505
• 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)明涉及一種鋰離子電池三元復(fù)合正極材料及其制備方法，特別涉及一種多晶鋰錳鐵三元材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民物質(zhì)文化生活水平的提高，人們對(duì)電池的需求量越來(lái)越大，對(duì)電池的性能的要求也越來(lái)越高。特別是隨著空間技術(shù)的發(fā)展和軍事裝備的需求，信息和微電子工業(yè)的迅猛發(fā)展所帶來(lái)的大量工業(yè)用、民用、醫(yī)用便攜式電子產(chǎn)品的問(wèn)世，電動(dòng)汽車(chē)的研制和開(kāi)發(fā)，以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)體積小，重量輕，高能量，安全可靠，無(wú)污染，可反復(fù)充電使用的電池的需求更加迫切。

鋰電池是一類(lèi)由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來(lái)自于偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生，使用以下反應(yīng)：Li+MnO₂=LiMnO₂該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞，但隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的性能也提出了更高的要求。正極材料作為目前鋰離子電池中最關(guān)鍵的材料，它的發(fā)展也最值得關(guān)注。

目前常見(jiàn)的鋰離子電池正極材料主要有層狀結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰和橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰。其中，鈷酸鋰（LiCoO₂）制備工藝簡(jiǎn)單，充放電電壓較高，循環(huán)性能優(yōu)異而獲得廣泛應(yīng)用。但是，因鈷資源稀少、成本較高、環(huán)境污染較大和抗過(guò)充能力較差，其發(fā)展空間受到限制。錳酸鋰除了尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn₂O₄外，還有層狀結(jié)構(gòu)的LiMnO₂。其中層狀LiMnO₂比容量較大，但其屬于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，存在Jahn-Teller效應(yīng)而循環(huán)性能較差。尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn₂O₄工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，充放電電壓高，對(duì)環(huán)境友好，安全性能優(yōu)異，但比容量較低，高溫下容量衰減較嚴(yán)重。磷酸鐵鋰屬于較新的正極材料，其安全性高、成本較低，但存在放電電壓低（3.4V）、振實(shí)密度低、尚未批量生產(chǎn)等不足。上述幾種正極材料的缺點(diǎn)都制約了自身的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)復(fù)合正極材料成了鋰離子電池正極材料的研究方向之一。其中，層狀Li-Mn-Mg-O系列材料（簡(jiǎn)稱(chēng)三元材料）較好地兼?zhèn)淞烁髯缘膬?yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了各自的不足，具有高比容量、成本較低、循環(huán)性能穩(wěn)定、安全性能較好等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池三元正極材料及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

采用溶膠凝膠法制備鋰離子電池三元正極材料。

一種鋰離子電池三元正極材料的制備方法，包括如下步驟：

⑴?分別將鋰鹽(LiAC?2H₂O,分析純)和錳鹽(Mn(AC)₂?4H₂O,分析純)、鎂鹽(Mg(AC)₂?4H₂O,分析純)配成飽和溶液；

⑵?按Li：Mn：Mg?=?1：0.5：0.5的比例混合步驟⑴所配的飽和溶液，并不停搖勻；

⑶?往⑵中的加入一定量檸檬酸(C₆H₈O₇?H₂O,分析純)飽和水溶液，并不停搖勻；

⑷?加入用氨水將⑶中溶液pH值調(diào)至6.0-7.0；

⑸?將⑷中所得溶液在磁力攪拌的條件下水浴加熱，加熱溫度為50-60℃，攪拌速度為100-120r/min；

⑹?當(dāng)⑸中溶液出現(xiàn)粉紅色凝膠時(shí)，停止加熱；

⑺?將所得凝膠直接放入箱式爐在100-150℃干燥脫水3-6小時(shí)；

⑻?將干凝膠在放入高溫煅燒10-15h，然后研磨即得到最終產(chǎn)品。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和特性：

⑴?原料各組分可達(dá)到原子級(jí)別的均勻混合，產(chǎn)物均勻性好；

⑵?計(jì)量比可精確控制，產(chǎn)物純度高；

⑶?產(chǎn)物顆粒尺寸小，粒徑分布窄，可通過(guò)改變工藝參數(shù)進(jìn)行精確控制；

⑷?熱處理溫度及熱處理時(shí)間可顯著降低。

實(shí)施例一：