[發(fā)明專利]一種鋰離子電池三元正極材料及其制備方法

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• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106848293A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 賴春艷;李永虎;劉婧雅;徐群杰;郭志剛
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領域，涉及一種電池正極材料，具體來說是一種鋰離子三元電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池是目前商業(yè)化二次電池中能量密度最高的化學電源，已廣泛應用于各種便攜式移動電子設備、規(guī)模儲能、電動汽車、智能電網大型儲能電站等領域。

商業(yè)化鋰離子電池目前采用的正極材料包含LiCoO₂和LiFePO₄。然而LiCoO₂價格昂貴，且Co為重金屬，毒性較大，安全性差；而LiFePO₄則電化學活性較差、理論比容量低，人們急需找到一種理論容量高、資源較豐富的鋰離子電池正極材料來取代目前的正極材料。

在新型的鋰離子電池正極材料中，一種由三種過渡金屬元素 (M=Mn,Ni,Co)形成的三元層狀正極材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，由于超過250 mAh/g的比能量，成為下一代正極材料而引起廣泛的關注。該材料除了在比容量上有明顯優(yōu)勢外，在生產成本上也非常具有優(yōu)勢。

但是三元正極材料也有其固有的劣勢：(1)首次不可逆容量損失較大；(2)對電池進行充放電測試時，高截止電壓一般為4.8V，高電壓會導致電解液分解，從而破壞電極/溶液界面的穩(wěn)定性使容量衰減；同時為了克服材料本身的缺陷，可以采用表面改性的方法來提高材料的電化學性能。

發(fā)明內容

針對現有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種鋰離子三元電池正極材料及其制備方法，所述的這種鋰離子三元電池正極材料及其制備方法要解決現有技術中的三元正極材料三元正極材料電導率低、循環(huán)穩(wěn)定性能差的技術問題。

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料，分子式為LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/ITO，ITO在正極材料中的質量百分比濃度為1%，ITO由In₂O₃和SnO₂組成，In₂O₃和SnO₂的質量比為90：10。

本發(fā)明還提供了上述的鋰離子電池三元正極材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將CH₃COOLi、NiC₄H₆O₄·4H₂O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O和 C₄H₆MnO₄·4H₂O和檸檬酸依次加入到去離子水中，磁力攪拌3~6h，待混合均勻得到澄清透明粉紅色溶液，然后利用噴霧干燥裝置進行噴霧，獲得前驅體；再在空氣氣氛下800℃加熱8h得到三元正極材料；上述所用的CH₃COOLi、NiC₄H₆O₄·4H₂O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O和 C₄H₆MnO₄·4H₂O、檸檬酸和去離子水的質量體積比為1.98 g：2.48 g：2.49 g：2.45 g：0.2 g：100 ml；

2)將In(OC₃H₇)₃和Sn(OC₃H₇)₄混合溶解于去離子水中，然后將步驟1）所得的三元正極材料浸泡該溶液中，超聲波分散；再在60℃下加熱10 h；繼續(xù)加熱到300 ℃，保溫5 h，得到鋰離子電池三元正極材料。

進一步的，步驟2）中，In(OC₃H₇)₃、Sn(OC₃H₇)₄和去離子水的質量體積比為0.038 g：0.0048 g：50 ml。