[發明專利]一種銣銫摻雜鋰離子電池富鋰三元正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610145892.3
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105609758A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 張維民;李南;何雨石;汪小平;馬紫峰
• 申請（專利權）人: 上海銣戈科技發展有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
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技術領域

本發明涉及鋰離子電池銣銫摻雜正極材料的制備方法，具體是一種銣銫摻雜鋰離 子電池富鋰三元正極材料的制備方法。

背景技術

目前被廣泛作為動力電池正極材料的磷酸鐵鋰電池其實際比能量僅為130Wh/kg 左右，無法滿足未來電動汽車對能量密度的要求，而富鋰錳基正極材料具有較高的能量密 度，以及高于目前正極材料一倍的放電比容量，引起人們的廣泛重視，富鋰錳基材料有望取 代目前在市場上風頭正勁的磷酸鐵鋰，成為未來國內動力鋰離子電池正極材料發展的主流 方向。其中層狀結構三元富鋰鋰離子電池正極材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2（M為Mn、Co、Ni） 因具有高比容量（250mAhg-1）、優異的循環性能和較低的價格等優點而被廣泛關注，被認 為是最有希望應用于下一代鋰離子電池中的正極材料之一。

富鋰正極材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2盡管具有較高的充放電容量，但也存在一些 問題，如首次不可逆容量高、倍率性能差、循環性能差等。目前主要是通過摻雜、包覆、顆粒 納米化、合成復合材料等措施來改善其電化學性能。其中選擇合適的摻雜物質和摻雜比例 能有效改善材料的電化學性能。常見的有金屬陽離子摻雜、非金屬陰離子摻雜或陰陽離子 復合摻雜。其中陽離子等價摻雜不但有助于維持材料結構的穩定性，而且可以提升材料的 離子和電子導電性，從而全面改善富鋰正極材料的整體性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種銣銫摻雜鋰離子電池富鋰三元正極材料的制備方法， 以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種銣銫摻雜鋰離子電池富鋰三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將可溶性錳鹽、可溶性鈷鹽和可溶性鎳鹽按一定的計量比溶于水中形成前驅體溶 液A；

（2）將碳酸鹽或形成沉淀的無機鹽類溶于水中形成沉淀劑溶液B；

（3）配備pH值調節溶液C；

（4）將前驅體溶液A、沉淀劑溶液B和pH值調節溶液C分別同時加入水中，形成含鎳鈷錳 三元沉淀并將之洗滌、烘干、粉碎和過篩；

（5）將按計量比混合鋰鹽與銣鹽或銫鹽或銣銫混合鹽，在乙醇介質中球磨，烘干過篩， 然后在氣氛下進行煅燒，粉碎過篩，得到相應的富鋰錳基材料Li1.13-x- yRbxCsyNi0.2Co0.2Mn0.47O2，0.01≤x+y≤1.0。

作為本發明進一步的方案：所述銣銫摻雜三元富鋰正極材料的化學通式為 Li1.13-x-yRbxCsyNi0.2Co0.2Mn0.47O2，0.01≤x+y≤1.0，即其中摩爾比Li:(Rb+Cs)= (0.13-1.12):(0.01-1.0)。

作為本發明再進一步的方案：所述可溶性錳鹽為鹵化錳、硫酸錳、醋酸錳或硝酸錳 中的一種或者兩種以上；所述可溶性鈷鹽為鹵化鈷、醋酸鈷、硫酸鈷或硝酸鈷中的一種或者 兩種以上；所述可溶性鎳鹽為各種鹵化鎳、醋酸鎳、硫酸鎳或者硝酸鈉中的一種或者兩種以 上，所述無機鹽類為碳酸鈉、碳酸氫銨中一種或兩者。

作為本發明再進一步的方案：所述鋰鹽為鹵化鋰、碳酸鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、硫酸鋰 或氫氧化鋰；所述銣鹽為鹵化銣、碳酸銣、醋酸銣、硝酸銣或者氫氧化銣；所述銫鹽為鹵化 銫、碳酸銫、醋酸銫、硝酸銫或者氫氧化銫。

作為本發明再進一步的方案：步驟（1）中的錳、鎳和鈷離子在前驅體溶液A中的總 濃度為0.1molL-1～2.5molL-1。

作為本發明再進一步的方案：所述沉淀劑溶液B的濃度為0.1molL-1～2.5mol L-1。

作為本發明再進一步的方案：所述水為蒸餾水或者去離子水，所述氣氛為空氣、氧 氣和氮氣或氧氣和氬氣的混合氣體，所述混合氣體中氧的體積百分比含量為1～40%。

作為本發明再進一步的方案：所述pH值調節液C采用氨水和醋酸。

作為本發明再進一步的方案：所述前驅體溶液A與沉淀劑溶液B的混合為緩慢加 入，速度為0.001mLmin-1~50mLmin-1，混合溶液攪拌速度為50rpm~1200rpm。