[發明專利]Li2MnO3和LiCrO2復合正極材料及合成方法

在審

• 申請號: 201711197191.5
• 申請日: 2017-11-25
• 公開（公告）號: CN108172776A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 郭倩;楊塵;朱文婷;許鵬
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 段曉微;葉美琴

本發明公開了一種Li₂MnO₃和LiCrO₂復合正極材料及合成方法，合成方法包括：將錳源分散在水中，加入鉻源混合均勻得到混合液A；將混合液A加入球磨裝置中球磨得到亞微米尺寸的漿料；將鋰源溶解在水中，加入S2中的亞微米尺寸的漿料中，球磨后得到復合溶液；將復合溶液轉移到閃蒸罐中進行干燥，得到前驅體粉料；在惰性氣氛下，將前驅體粉料在700?900℃下煅燒2?5h，得到所述Li₂MnO₃和LiCrO₂復合正極材料。本發明提出的Li₂MnO₃和LiCrO₂復合正極材料及其合成方法，所述合成方法原料來源廣泛，工藝工程簡單，易于控制，重復性好，成本較低，可以實現規?；a，得到的復合正極材料電化學性能優異。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池材料技術領域，尤其涉及一種Li₂MnO₃和LiCrO₂復合正極材料及其合成方法。

背景技術

由于鋰離子電池具有能量密度高、循環性能好、安全性能好、綠色環保等優點，在便攜式電子設備中廣泛應用。目前，商品化鋰離子電池廣泛使用的正極材料是鈷酸鋰(LiCoO₂)。因為鈷酸鋰使用稀缺的鈷資源，從而導致材料成本高，另外，其在充放電過程中若電壓大于4.2V，其極易發生相變，導致鋰離子在脫嵌過程中結構非常不穩定，電化學性能不理想。近年來，因層狀的鋰錳氧化物具有毒性低且合成成本低的優點，正在被人們廣泛研究。但是在實際應用中LiMnO₂受限于循環過程中材料晶體結構的轉化。

目前層狀結構Li₂MnO₃-LiMO₂復合正極材料，因其具備良好的電化學特性，而受到研究學者的廣泛關注。在所有的固溶體材料中，Cr基復合正極材料(Li₂MnO₃-LiCrO₂)具有更高的比容量和更長的循環壽命。C.W.Park等通過溶劑熱結合淬火的方法合成了一種Li[Cr_xLi_(1-x)/3Mn_2(1-x)/3]O₂其中0.2≤x≤0.4，此復合正極材料在充放電過程中具有類尖晶石的結構，且表現出了優異的電化學性能(0.1C倍率下初始容量為195mAh/g)，但此合成方法制備周期較大，且需要1000℃的高溫淬火，需要耗費大量的能量，從而增加了正極材料的成本。

為了滿足鋰電池正極材料成本低的需求，必須開發出不僅生產成本低，同時具有良好電化學性能的正極材料。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種Li₂MnO₃和LiCrO₂復合正極材料及其合成方法，所述合成方法原料來源廣泛，工藝工程簡單，易于控制，重復性好，成本較低，可以實現規模化生產，得到的復合正極材料電化學性能優異。

本發明提出的一種Li₂MnO₃和LiCrO₂復合正極材料的合成方法，包括以下步驟：

S1、將錳源分散在水中，加入鉻源混合均勻得到混合液A；

S2、將混合液A加入球磨裝置中球磨得到亞微米尺寸的漿料；

S3、將鋰源溶解在水中，加入S2中的亞微米尺寸的漿料中，球磨后得到復合溶液；

S4、將復合溶液轉移到閃蒸罐中進行干燥，得到前驅體粉料；

S5、在惰性氣氛下，將前驅體粉料在700-900℃下煅燒2-5h，得到所述Li₂MnO₃和LiCrO₂復合正極材料。