[發(fā)明專利]一種用磷酸鐵鋰表面修飾尖晶石型鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010953511.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112038609A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 鄭鋒華;李研;賴安杰;潘齊常;王紅強;李慶余
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 覃永峰

本發(fā)明公開了一種用LiFePO₄表面修飾尖晶石型LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料及其制備方法。所述方法為：先通過固相法制備出純相橄欖石型結(jié)構LiFePO₄，然后利用球磨法將橄欖石型結(jié)構的LiFePO₄均勻地包覆到尖晶石狀LiNi_0.5Mn_1.5O₄復合電極材料表面。這種正極材料與石墨可組裝成全電池。LiFePO₄對LiNi_0.5Mn_1.5O₄的包覆層一方面減少了LiNi_0.5Mn_1.5O₄與電解液的接觸，抑制了LiNi_0.5Mn_1.5O₄在高電壓下因電解液分解造成的過渡金屬溶解問題，另一方面使負極材料在低電壓下形成穩(wěn)定的SEI膜，可有效提高LNMO@LFP/Li半電池與LNMO@LFP/Graphite全電池體系循環(huán)穩(wěn)定性、抑制材料在循環(huán)過程中因電解液分解造成的容量衰減。這種方法制備簡單、成本低、環(huán)境友好、適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料制備技術領域，具體是一種用LiFePO₄表面修飾尖晶石型LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池是目前市場上應用最廣泛的可移動儲能設備、發(fā)展迅猛且發(fā)展空間十分巨大，并一躍成為目前最先進的儲能系統(tǒng)，小到通訊設備，移動電話，大到電動汽車等大型運輸工具，都有鋰離子電池的身影。但不幸的是，隨著鋰離子電池不斷融入生活的方方面面，其也遭遇了發(fā)展的頸瓶，各個行業(yè)的深入發(fā)展，比如輕軌動車的繼續(xù)發(fā)展對鋰離子電池的續(xù)航能力、輸出電壓等性能都有極高的要求，因此，鋰離子電池需要進一步升級和優(yōu)化，才能適應新興行業(yè)對移動儲存能源日益升高的需求。

開發(fā)高能量密度和功率密度的鋰離子電池材料對鋰離子電池的發(fā)展具有深遠意義。鎳錳酸鋰（LiNi_0.5Mn_1.5O₄）材料在4.7V高工作電壓下的能量密度為658 Wh.Kg^-1，而傳統(tǒng)錳酸鋰（LiMn₂O₄）材料在4.7V工作電壓下的能量密度僅為440Wh.Kg^-1，相比之下，鎳錳酸鋰材料的能量密度高于傳統(tǒng)的錳酸鋰能量密度 25 %-30 %。因此LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)材料的出現(xiàn)，對鋰離子電池的發(fā)展無疑是一個新的契機，然而當LNMO工作電壓在4.2V以上時電解液中的酯類物質(zhì)的氧化分解及LiPF₆的分解將會導致過渡金屬Mn和Ni的溶解，影響石墨SEI膜的形成，進而影響LNMO@LFP/Li半電池與LNMO@LFP/Graphite全電池的循環(huán)性能。