[發明專利]改性鎳錳酸鋰正極復合材料及制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 201710254972.7
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107146881B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 李軍;賴桂棠;楊帆
• 申請（專利權）人: 深圳市集創云天新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 胡海國

本發明提供一種改性鎳錳酸鋰正極復合材料，包括鎳錳酸鋰顆粒、包覆于所述鎳錳酸鋰顆粒表面的氟化鐵層和包覆于所述氟化鐵層的石墨烯層。本發明的改性鎳錳酸鋰正極復合材料具有較高的充放電比容量，且具有較好的循環性能。本發明還提供了該改性鎳錳酸鋰正極復合材料的制備方法及應用該改性鎳錳酸鋰正極復合材料的鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種改性鎳錳酸鋰正極復合材料及制備方法、和應用該改性鎳錳酸鋰正極復合材料的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于具有能量密度高、無記憶效應、工作溫度范圍寬、對環境無污染等諸多優點，廣泛應用于移動通訊工具、相機、筆記本電腦等便攜式電子設備中。在鋰離子電池領域，改性鎳錳酸鋰正極復合材料一直是研究的重點，其中，具有尖晶石結構的改性鎳錳酸鋰正極復合材料鎳錳酸鋰(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)，由于具有較高的能量密度而備受矚目。由于在高電壓情況下，LiNi_0.5Mn_1.5O₄容易出現循環性能差、容量衰減快及倍率性能低等缺陷，需要對LiNi_0.5Mn_1.5O₄進行改性處理。然而，現階段通過將LiNi_0.5Mn_1.5O₄從結構上納米化、陰陽離子摻雜及簡單包覆處理，未能有效提高LiNi_0.5Mn_1.5O₄的充放電比容量和有效抑制LiNi_0.5Mn_1.5O₄改性鎳錳酸鋰正極復合材料與電解液的副反應。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種改性鎳錳酸鋰正極復合材料，旨在提高改性鎳錳酸鋰正極復合材料的充放電比容量，有效抑制改性鎳錳酸鋰正極復合材料與電解液發生副反應，從而提高循環性能。

為實現上述目的，本發明提供的改性鎳錳酸鋰正極復合材料，包括鎳錳酸鋰顆粒、包覆于所述鎳錳酸鋰顆粒表面的氟化鐵層和包覆于所述氟化鐵層的石墨烯層。

優選地，所述氟化鐵層的厚度為30～500nm，所述石墨烯層的厚度為2～50nm。

優選地，所述氟化鐵層和所述石墨烯層均為連續層。

優選地，所述氟化鐵層包覆于所述鎳錳酸鋰顆粒的整個表面。

優選地，所述氟化鐵層含有包覆于所述鎳錳酸鋰顆粒表面的氟化鐵顆粒，氟化鐵顆粒的粒徑為20～300nm。

優選地，鎳錳酸鋰顆粒的粒徑為2～10μm。

本發明還提供一種改性鎳錳酸鋰正極復合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

制備鎳錳酸鋰顆粒；

制備水合氟化鐵顆粒；

混合所述水合氟化鐵顆粒和鎳錳酸鋰顆粒，得到第一混合物，采用機械融合的方法對所述第一混合物進行處理，使得所述水合氟化鐵顆粒包覆于所述鎳錳酸鋰顆粒的表面，得到包覆有水合氟化鐵層的鎳錳酸鋰顆粒；

將所述包覆有水合氟化鐵層的鎳錳酸鋰顆粒和石墨烯混合，得到第二混合物，對所述第二混合物進行加熱，所述水合氟化鐵層轉化為氟化鐵層，所述石墨烯包覆于氟化鐵層的表面，形成石墨烯層，得到所述改性鎳錳酸鋰正極復合材料。

優選地，制備所述鎳錳酸鋰顆粒的步驟包括：

提供鋰源、鎳源及錳源，該鋰源、鎳源及錳源的摩爾比為0.95～1.15：0.4～0.6：1.4～1.6；