[發(fā)明專利]鋰離子電池用正極活性物質的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811653531.5
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN111129481B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 曾海生;蘇迎春
• 申請（專利權）人: 天津國安盟固利新材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;路永斌

本發(fā)明公開了鋰離子電池用正極活性物質的制備方法，該正極活性物質包含式(I)Li_xNi_aMn_bMe_cO_4?yA_z表示的氧化物(1)，式(I)中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.3，0≤z≤0.3，0.35≤a≤0.5，1.3≤b≤1.6，0≤c≤0.3，Me選自金屬元素中的至少一種，A選自非金屬元素中的至少一種。本發(fā)明通過其他元素置換NiMn尖晶石氧化物中的Ni和Mn，得到含有空間群Fd?3m的晶體構造、不含有空間群P4₃32的晶體構造的氧化物(1)，含有氧化物(1)的正極活性物質在電解液中的錳離子溶解得到了降低。含有該正極活性物質的鋰離子二次電池的放電電壓高，循環(huán)特性好。

技術領域

本發(fā)明屬于電化學儲能器件與新能源材料領域，具體涉及一種鋰離子電池用正極活性物質、含有該正極活性物質的鋰離子電池用正極、以及含有該正極的鋰離子電池。

背景技術

LiNi_0.5Mn_1.5O₄尖晶石型氧化物(以下亦稱NiMn尖晶石氧化物)作為鋰離子電池用正極活性物質，受到極大的關注，使用NiMn尖晶石氧化物，鋰離子電池的平均放電電壓大于4.5V，因此，鋰離子電池的能量密度得以提高，有利于提高其比容量。

但是，在鋰離子電池使用的電解液中，NiMn尖晶石氧化物的錳離子容易溶解析出，因此，使用NiMn尖晶石氧化物作為正極活性物質的鋰離子電池，其循環(huán)特性會逐漸降低。

至今已有部分專利介紹了NiMn尖晶石氧化物的改性措施，但是其鋰離子電池的循環(huán)特性尚不充分，循環(huán)特性有待提高。

發(fā)明內容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，結果發(fā)現(xiàn)：采用其他元素置換NiMn尖晶石氧化物中的Ni、Mn或氧，得到的NiMn尖晶石氧化物，含有空間群Fd-3m的晶體構造、不含有空間群P4₃32的晶體構造，且包含該氧化物的正極活性物質在電解液中的錳離子的溶解得到了降低，且包含該正極活性物質的鋰離子二次電池的放電電壓高、循環(huán)特性好，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明的目的一方面在于提供一種鋰離子電池用正極活性物質，該正極活性物質由采用式(I)表示的氧化物(1)構成，

Li_xNi_aMn_bMe_cO_4-yA_z (I)，

式(I)中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.3，0≤z≤0.3，0.35≤a≤0.5，1.3≤b≤1.6，0≤c≤0.3，

Me選自金屬元素中的至少一種，A選自非金屬元素中的至少一種。

式(I)中，a+b+c＝2，

Me為選自Mg，Ti，Al，F(xiàn)e，Co，Zr，Zn及Cr中的至少一種以上的元素，

A為選自F，P，S及Cl中的至少一種元素。

其中，式(I)表示的氧化物(1)具有空間群Fd-3m的晶體構造，不具有空間群P4₃32的晶體構造。

所述氧化物(1)的D₅₀為1～30μm；所述氧化物(1)的比表面積為0.1～5m²/g。

正極活性物質還包括在氧化物(1)表面上的化合物(2)，

化合物(2)包含金屬和/或非金屬元素中的一種或幾種的化合物，優(yōu)選包含Al，Si，Ti，Zr，Mg，Ca，B，Sb，Bi，Na和Li中的至少一種元素的化合物，更優(yōu)選為Al，Ti及Zr中的至少一種以上的金屬元素的化合物，