[發(fā)明專利]一種鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910324717.4
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110085857A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊建文;黃斌;陳楠;黎惠敏;繆堯;戴宇寧;王陸陽;仝蒙恩;熊偉雄
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;C01G53/00
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池富鋰錳正極材料的制備方法。所用棒狀β?MnO₂為實驗室自制，其余原料均為市售分析純化學試劑，按Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂化學計量分別稱取Li₂CO₃、NiO、Co₃O₄、棒狀β?MnO₂，用瑪瑙研缽研磨10～60分鐘，轉(zhuǎn)入剛玉舟并置于馬弗爐內(nèi)，以5℃/分鐘速率升溫至500～600℃保溫0.5～5小時，接著繼續(xù)升溫至800～900℃保溫8～48小時，然后自然冷卻至50～100℃取出，研磨10分鐘得到棒狀形貌Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂正極材料。該材料結晶程度高、棒狀形貌規(guī)則，初始放電容量在大于250mAh/g，經(jīng)過80周充放電循環(huán)后容量保持率可達76％。同時，該材料還具有資源豐富、價格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點，是很有希望的高比容量鋰離子電池正極材料。

技術領域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料，特別是富鋰錳正極活性材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其高電壓、高比能、長壽命等優(yōu)點獲得了快速發(fā)展和廣泛應用。隨著電動汽車、儲能領域?qū)︿囯x子電池需求的增長，高能量密度、高安全、低成本等性能成為鋰離子電池發(fā)展的主要方向。目前，鋰離子電池的能量密度主要受正極材料制約，商業(yè)化的LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiLi_1/3Co_1/3O₂等正極材料的實際比容量均在200mAh/g以內(nèi)，遠小于碳素負極材料，難以滿足動力和儲能型鋰離子電池的性能要求。富鋰錳層狀結構正極材料可逆比容量達250mAh/g以上，并且具有資源豐富、環(huán)境友好、成本低、容易制備等特點，極有可能成為下一代鋰離子電池的主流正極材料。富鋰錳層狀結構正極材料的組成為xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(0＜x＜1，M＝Mn、Co、Ni等)，其高容量主要來源于4.5V以上的過充電，過充電導致Li₂O析出、O^-2氧化、結構改變和電解液副反應加劇等問題，因而富鋰錳正極材料存在首次充放電庫倫效率低于80％，循環(huán)電壓下降、容量衰減，倍率性能較差等不足。這些不足，阻礙了富鋰錳正極材料的實際應用。通過材料形貌設計，可以有效改進其電化學性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是制備一種比容量較高的棒狀形貌富鋰錳正極材料，并將其用作鋰離子電池正極活性材料。

具體步驟為：

(1)所用β-MnO₂為實驗室自制，其余原料均為市售分析純化學試劑，按Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂化學計量分別稱取Li₂CO₃、NiO、Co₃O₄、棒狀β-MnO₂并用瑪瑙研缽研磨10～60分鐘，轉(zhuǎn)入剛玉舟并置于馬弗爐內(nèi)，以5℃/分鐘速率升溫至500～600℃保溫0.5～5小時，接著繼續(xù)升溫至800～900℃保溫8～48小時，然后自然冷卻至50～100℃取出，研磨10分鐘得到棒狀形貌層狀晶體結構Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂正極材料。