[發明專利]一種新型三元復合電池正極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410464047.3
• 申請日: 2014-09-14
• 公開（公告）號: CN104347851A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 屈婧婧
• 申請（專利權）人: 屈婧婧
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電池正極材料及其制備方法，特別涉及一種三元復合電池正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的發展以及人民物質文化生活水平的提高，人們對電池的需求量越來越大，對電池的性能的要求也越來越高。特別是隨著空間技術的發展和軍事裝備的需求，信息和微電子工業的迅猛發展所帶來的大量工業用、民用、醫用便攜式電子產品的問世，電動汽車的研制和開發，以及環境保護意識的增強，人們對體積小，重量輕，高能量，安全可靠，無污染，可反復充電使用的電池的需求更加迫切。

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。最早出現的鋰電池來自于偉大的發明家愛迪生，使用以下反應：Li+MnO₂=LiMnO₂該反應為氧化還原反應，放電。鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環壽命長、環境污染小等優點倍受青睞，但隨著電子信息技術的快速發展，對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鍵的材料，它的發展也最值得關注。

目前常見的鋰離子電池正極材料主要有層狀結構的鈷酸鋰、尖晶石結構的錳酸鋰和橄欖石結構的磷酸鐵鋰。其中，鈷酸鋰（LiCoO₂）制備工藝簡單，充放電電壓較高，循環性能優異而獲得廣泛應用。但是，因鈷資源稀少、成本較高、環境污染較大和抗過充能力較差，其發展空間受到限制。錳酸鋰除了尖晶石結構的LiMn₂O₄外，還有層狀結構的LiMnO₂。其中層狀LiMnO₂比容量較大，但其屬于熱力學亞穩態，結構不穩定，存在Jahn-Teller效應而循環性能較差。尖晶石結構LiMn₂O₄工藝簡單，價格低廉，充放電電壓高，對環境友好，安全性能優異，但比容量較低，高溫下容量衰減較嚴重。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）、振實密度低、尚未批量生產等不足。上述幾種正極材料的缺點都制約了自身的進一步應用。因此，開發復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-Sc-O系列材料（簡稱三元材料）較好地兼備了各自的優點，彌補了各自的不足，具有高比容量、成本較低、循環性能穩定、安全性能較好等特點。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型三元復合電池正極材料及其制備方法。

為實現這一目的，本發明是通過如下技術方案實現的：

采用溶膠凝膠法制備一種新型三元復合電池正極材料。

一種新型三元復合電池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)、鈧鹽(Sc(AC)₂?4H₂O,分析純)配成飽和溶液；

⑵?按Li：Mn：Sc=?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⑸中溶液出現粉紅色凝膠時，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；

⑻?將干凝膠在放入高溫煅燒10-15h，然后研磨即得到最終產品。

本發明具有下列優點和特性：

⑴?原料各組分可達到原子級別的均勻混合，產物均勻性好；

⑵?計量比可精確控制，產物純度高；

⑶?產物顆粒尺寸小，粒徑分布窄，可通過改變工藝參數進行精確控制；

⑷?熱處理溫度及熱處理時間可顯著降低。

實施例一：