[發(fā)明專利]鋰離子正極材料的制備方法

在審

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• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104300143A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫琦;李巖;孫慧英
• 申請（專利權(quán)）人: 青島乾運(yùn)高科新材料股份有限公司
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子正極材料和電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種含鐵富鋰錳基正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

在目前商業(yè)化的二次化學(xué)電源(如：鉛酸電池，鎳鎘電池、鎳氫電池)中，鋰離子二次電池能量密度相對較高，廣泛應(yīng)用于便攜式通訊設(shè)備、筆記本電腦、傳媒設(shè)備、便攜式電動工具等小型設(shè)備。近年來，隨著高端智能手機(jī)和電動汽車進(jìn)入商業(yè)化，市場上的鋰離子電池能量密度受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，進(jìn)一步提高鋰離子電池能量密度迫在眉睫。使用能量密度更高的正極材料為提升電池能量密度的最佳選擇。然而，正極材料的能量密度與材料的放電比容量和放電平均電壓息息相關(guān)。由于，目前商業(yè)化正極材料LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiMn_1/3Ni_1/3Co_1/3O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂、LiFePO₄比容量低于200mAh/g，而且實際比容量提升空間狹小。因此，開發(fā)出比容量更高的正極材料刻不容緩。由Li₂MO₃(A＝Mn,Ti,Zr,Sn…)與LiMO₂(B＝Ni,Co,Mn,Fe,Cr…)構(gòu)成的富鋰錳基正極材料具有：(1)理論容量大于300mAh/g，實際容量大于250mAh/g；(2)放電平均電壓高于3.5V；(2)稀貴元素成分含量少，原料成本低等優(yōu)點(diǎn)。富鋰錳基正極材料成為新一代商業(yè)化正極材料的最佳候選材料。

相比含鈷富鋰錳基正極材料，化學(xué)式為xLiMnO₂·(1-x)LiMO₂(M＝Fe,Ni,Mn)的含鐵富鋰錳基正極材料具備比容量高及原料價格低廉而且環(huán)保等優(yōu)勢。因此，開發(fā)含鐵富鋰錳基正極材料成為當(dāng)前正極材料研究的熱點(diǎn)之一。目前，文獻(xiàn)及專利(USPatent(2011)8021783)已經(jīng)報道：采用復(fù)雜“共沉淀-混料-水熱合成-煅燒”合成容量高于200mAh/g的Li_1+x(Mn_1-yFe_y)_1-xO₂、Li_1+x(Mn_1-m-nFe_mNi_n)_1-xO₂、Li_1+x(Mn_1-m-nFe_mTi_n)_1-xO₂等系列材料。眾所周知，水熱合成工藝設(shè)備要求高，操作溫度高，能耗相對較高，產(chǎn)量低，因此工藝成本高，進(jìn)而增加含鐵富鋰錳基正極材料的合成成本，阻礙含鐵富鋰錳基正極材料推廣。因此，迫切需要開發(fā)出一種含鐵富鋰錳基正極材料的簡單制備工藝以滿足商業(yè)化要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種含鐵富鋰錳基正極材料的簡易、廉價方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用“共沉淀-混料-煅燒”常規(guī)工藝制備出放電容量高于200mAh/g的含鐵富鋰錳基正極材料。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實施：一種鋰離子正極材料的制備方法，以簡易“共沉淀-混料-煅燒”工藝制備出循環(huán)容量高于200mAh/g的含鐵富鋰錳基正極材料，簡化了目前合成含鐵富鋰錳基正極材料所需的“共沉淀-混料-水熱合成-煅燒”工藝，包括以下步驟：