[發(fā)明專利]由層狀富鋰錳基和尖晶石型錳酸鋰構(gòu)成的核殼異構(gòu)鋰離子電池復(fù)合正極材料及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710277649.1 | 申請日： | 2017-04-25 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107086298B | 公開（公告）日： | 2020-04-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 胡國榮;彭忠東;杜柯;曹雁冰;王高峰 | 申請（專利權(quán)）人： | 中南大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/505 |
| 代理公司： | 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114 | 代理人： | 張偉;魏娟 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 層狀 富鋰錳基 尖晶石 型錳酸鋰 構(gòu)成 核殼異構(gòu) 鋰離子電池 復(fù)合 正極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種由層狀富鋰錳基和尖晶石型錳酸鋰構(gòu)成的核殼異構(gòu)鋰離子電池復(fù)合正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池電極材料領(lǐng)域。鋰離子復(fù)合正極材料以尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4為內(nèi)核，層狀富鋰錳基xLi2MnO3·(1–x)LiMO2(0x≤1，M＝MnaNibCo1–a–b，0a,b1)為外殼；其制備方法是先制備尖晶石型錳酸鋰內(nèi)核，再通過PVP輔助燃燒法或者濕化學(xué)法制備層狀富鋰錳基外殼。制備的鋰離子電池復(fù)合正極材料在室溫和55℃高溫下均具有良好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。此外，本發(fā)明方法工藝簡單，操作方便，與高溫固相法制備錳酸鋰有很好的兼容性，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池復(fù)合正極材料，特別涉及一種由層狀富鋰錳基和尖晶石型錳酸鋰構(gòu)成的核殼異構(gòu)鋰離子電池復(fù)合正極材料及其制備方法；屬于鋰離子電池正極材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著新能源汽車領(lǐng)域的快速發(fā)展，具備高能量密度和長循環(huán)壽命的鋰離子電池得到越來越多的關(guān)注。商業(yè)化的鋰離子電池正極材料中，尖晶石型錳酸鋰因高能量密度、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)勢受到社會(huì)的青睞。但是尖晶石型錳酸鋰的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和高溫循環(huán)性能較差，阻礙了錳酸鋰正極材料的規(guī)模化應(yīng)用。
對(duì)尖晶石型錳酸鋰的改性研究中，體相摻雜和表面包覆是兩種常見方法。體相摻雜能夠改善錳酸鋰的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但材料表面與電解液仍直接接觸，表面錳的溶解在所難免，所以，有必要對(duì)尖晶石型錳酸鋰進(jìn)行表面包覆改性。
氧化物、氟化物和磷酸鹽是常見的包覆材料，該類材料雖然能夠限制錳酸鋰和電解液的直接接觸，但是該類材料不具備電化學(xué)活性，會(huì)阻礙鋰離子的傳輸。因此，電極材料和快離子導(dǎo)體被認(rèn)為是包覆材料的潛在候選者。LiNi0.5Mn1.5O4,LiCoO2,Li4Ti5O12等電極已被成功應(yīng)用于尖晶石錳酸鋰的包覆，然而對(duì)高溫性能的改善并不明顯。
中國專利(CN104362370A)公開了一種錳酸鋰鋰離子電池，其包括正極、負(fù)極、電解液以及隔膜，所述正極包含正極電活性物質(zhì)，所述正極電活性物質(zhì)由尖晶石型錳酸鋰與層狀富鋰錳基材料混合而成，該電池相對(duì)于錳酸鋰電池提高了循環(huán)性能。但是不同正極材料的物理和化學(xué)性質(zhì)存在差異，混合正極材料混漿時(shí)由于密度等性質(zhì)的差異，合漿的均勻性不易控制，會(huì)導(dǎo)致制成極片后正極活性物質(zhì)的分布不均勻，影響極片及電池的電化學(xué)性能。此外，錳酸鋰材料和富鋰錳基材料的簡易混合并不能減少錳酸鋰材料與電解液的接觸，抑制錳酸鋰材料錳溶解，僅僅通過減少電池中錳酸鋰材料的含量改善電池的性能。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的尖晶石型錳酸鋰電池材料存在的缺陷及不同正極材料直接混合存在的不足，本發(fā)明的目的是在于提供一種具有特殊核殼結(jié)構(gòu)，能有效改善了錳酸鋰材料高溫循環(huán)性能的鋰離子電池復(fù)合正極材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供一種簡操作單、條件溫和的制備所述由層狀富鋰錳基和尖晶石型錳酸鋰構(gòu)成的核殼異構(gòu)鋰離子電池復(fù)合正極材料的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種由層狀富鋰錳基和尖晶石型錳酸鋰構(gòu)成的核殼異構(gòu)鋰離子電池復(fù)合正極材料，該復(fù)合正極材料是由尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4內(nèi)核和層狀富鋰錳基xLi2MnO3·(1–x)LiMO2外殼構(gòu)成核殼結(jié)構(gòu)；其中，0x≤1，M＝MnaNibCo1–a–b，0a1,0b1。
優(yōu)選的方案，所述尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4內(nèi)核的粒徑為5～25μm。
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