[發(fā)明專利]鋰離子電池正極材料、其制備方法和鋰離子電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710172524.2
• 申請(qǐng)日: 2017-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN106898749A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅紹華;張俊;包碩;李俊哲;黃紅波;劉彩玲;翟玉春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，其包括：

稀土金屬離子、磷酸錳鋰和導(dǎo)電碳，所述稀土金屬離子均勻分布在所述磷酸錳鋰內(nèi)部；

所述稀土金屬離子占所述磷酸錳鋰摩爾質(zhì)量的0.8-6mol％，所述稀土金屬離子為釔離子、鑭離子、銪離子、鉺離子、釹離子和釤離子中的至少一種；

所述導(dǎo)電碳占所述鋰離子電池正極材料摩爾質(zhì)量的0.5-5mol％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于：

所述磷酸錳鋰為一次顆粒大小為50-300nm的類球狀或片狀。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：按一定摩爾比稱取鋰源化合物、錳源化合物和磷源化合物，并加入去離子水中形成溶液；

S2：向所述含有鋰源化合物、錳源化合物和磷源化合物的溶液中加入絡(luò)合劑，然后再加入配方量的含稀土金屬離子的化合物，得到混合溶液；

S3：向所述混合溶液中分別加入一定量的抗壞血酸和PEG400，然后將所述混合溶液在水浴鍋中蒸發(fā)后得到濕凝膠；

S4：將所述濕凝膠陳化、干燥、粉碎后得到干凝膠；

S5：將所述干凝膠預(yù)煅燒，之后進(jìn)行二次煅燒，煅燒產(chǎn)物經(jīng)冷卻、粉碎后，得到所述鋰離子電池正極材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：

S1中所述鋰源化合物、錳源化合物和磷源化合物中的Li、Mn、P的摩爾比為1-1.5﹕0.5-1﹕0.8-1；

S1中所述鋰源化合物為氫氧化鋰、硝酸鋰和乙酸鋰中的一種或至少兩種的組合；

S1中所述錳源化合物為硫酸錳和乙酸錳中的至少一種；

S1中所述磷源化合物為磷酸和磷酸二氫銨中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：

S2中所述絡(luò)合劑的加入量為鋰源化合物中鋰的摩爾量與錳源化合物中錳的摩爾量之和的1-3倍；

S2中所述絡(luò)合劑為檸檬酸、乙醇酸、乙二醇或聚乙二醇中一種或者至少兩種的組合；

S2中所述含稀土金屬離子的化合物為乙酸釔、乙酸鑭、乙酸銪、乙酸鉺、乙酸釹和乙酸釤中的至少一種；

S2中所述含稀土金屬離子的化合物的加入量占磷酸錳鋰摩爾質(zhì)量的0.8-6mol％。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：

S3中所述抗壞血酸和PEG400的加入量都為所述混合溶液質(zhì)量的1％-10％；

S3中所述水浴鍋的溫度為60℃-90℃；

S3中當(dāng)所述混合溶液變?yōu)檎吵淼木G色溶膠時(shí)停止蒸發(fā)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：

S4中所述濕凝膠陳化的溫度為10-35℃；

S4中所述濕凝膠陳化的時(shí)間為15-40h；

S4中所述干燥的溫度為80-120℃；

S4中所述干燥的時(shí)間為8-16h。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：

S5中所述干凝膠預(yù)煅燒前要進(jìn)行粉碎；

S5中所述預(yù)煅燒的溫度為300-400℃；

S5中所述預(yù)煅燒的時(shí)間為2-5h；

S5中所述預(yù)煅燒在惰性氣氛或還原性氣氛下進(jìn)行。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于：

S5中所述二次煅燒的溫度為500-700℃；

S5中所述二次煅燒的時(shí)間為5-10h。

10.一種鋰離子電池，其特征在于：

所述鋰離子電池包括如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的鋰離子電池正極材料。