[發明專利]高電位鋰離子電池正極材料LiNi0.5-x

有效

• 申請號: 201810571865.1
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108807891B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉興泉;舒小會;趙紅遠;張美玲;胡友作;譚銘;劉珊珊;冉淇文;李浩
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發明屬于鋰離子電池領域，具體提供一種高電位尖晶石型鋰離子電池正極材料LiNi_0.5?xM_xMn_1.5?ySi_yO₄及其制備方法，其中M＝Mg、Zn、Cu、V，0x≤0.1，0y≤0.2，用以克服LiNi_0.5Mn_1.5O₄在高電位下電化學循環性能差的缺點。本發明采用Si元素取代部分Mn元素，同時采用金屬M取代部分Ni元素，實現體相協同摻雜后，使該鋰離子電池正極材料LiNi_0.5?xM_xMn_1.5?ySi_yO₄具有較高的工作電壓、較高的能量密度和優異的循環穩定性能，能夠滿足大倍率充放電需求；并且，本發明采用混合絡合劑改進溶膠凝膠制備工藝，制備的產品純度高、化學均勻高、結晶品質高、產物顆粒細小且分布均勻、電化學性能優良且制造成本低，易于實現規模化工業生產。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，涉及鋰離子電池正極材料及其制備方法，具體為鋰離子電池正極材料LiNi_0.5-xM_xMn_1.5-ySi_yO₄及其制備方法，其中M＝Mg、Zn、Cu、V等金屬元素，0x≤0.1，0y≤0.2。

背景技術

隨著能源危機和環境污染兩大問題日益地突出，開發與利用清潔可再生新能源已成為解決這兩大問題的重要措施。近年來，新能源電動汽車發展較為迅速，它以清潔的電能替代化石燃料，這無疑會為環境減輕負擔，而電動汽車的快速發展卻依賴于電池技術的發展。鋰離子電池是一種可充放電的二次電池，因其具有較高的能量密度、可快速充電、自放電小、可長時間儲存、循環性能優越、無記憶效應等優點，目前已廣泛應用于各種便攜式電子設備上，也是電動汽車的首選電源。

正極材料是決定鋰離子電池的電化學性能和成本的重要因素，在鋰離子電池中扮演著重要的角色。常見的鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰(LiCoO₂)、磷酸鐵鋰(LiFePO₄)、尖晶石型錳酸鋰(LiMn₂O₄)、鎳錳酸鋰(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)和三元正極材料(NCM)；LiCoO₂是最早實現商業化的正極材料，具有優異的電化學性能，但Co資源較為短缺，且Co有毒，因而近年來鈷酸鋰在市場上的比例有所下降；LiFePO₄是橄欖石結構的正極材料，制備該材料的原料廣泛，成本較低，但是該材料的體積能量密度很低，這限制了其在市場上的發展；尖晶石型錳酸鋰是較為成熟的正極材料，但由于Jahn-Teller效應導致該材料的循環穩定較差，尤其是在高溫下。