[發(fā)明專利]一種無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210921062.0 | 申請日： | 2022-08-02 |
| 公開（公告）號： | CN115133005A | 公開（公告）日： | 2022-09-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 譚艷;鐘毅;閆曉志 | 申請（專利權(quán)）人： | 湖南金富力新能源股份有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M6/00;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 長沙軒榮專利代理有限公司 43235 | 代理人： | 王丹 |
| 地址： | 415000 湖南省常德市經(jīng)濟技術(shù)*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 尖晶石 鎳錳酸鋰 正極 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用，所述無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料包括鎳錳前驅(qū)體、鋰源和摻雜劑；所述摻雜劑對應(yīng)的摻雜元素分為陽離子摻雜、陰離子摻雜和陰陽離子共摻雜；陽離子摻雜為摻雜元素的電負(fù)性比Mn的電負(fù)性小；陰離子摻雜為摻雜元素的電負(fù)性比O的電負(fù)性大；陰陽離子共摻雜為陽離子摻雜元素的電負(fù)性要比Mn的電負(fù)性小，陰離子摻雜元素的電負(fù)性要比O的電負(fù)性大；所述無鈷尖晶石鎳錳酸鋰的通式為M，N?LiNi0.5Mn1.5O4；其中，通式中，M為陽離子摻雜的摻雜元素，N為陰離子摻雜的摻雜元素。本發(fā)明提供的一種無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用，具有具有對環(huán)境友好，成本低和穩(wěn)定性良好等優(yōu)點。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
隨著市場對新能源動力汽車需求的提高，鋰離子電池得到了許多科研人員的關(guān)注。眾所周知，對于鋰離子電池負(fù)極材料的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于正極材料，但是正極材料也同樣重要。由于具有優(yōu)異的容量和倍率性能，NCM三元正極材料是目前被使用最廣泛的材料。
在NCM材料中，Co的含量顯著影響材料的離子導(dǎo)電性，Co含量越高，材料離子導(dǎo)電性越好，充放電倍率性能好。但是Co本身具有放射性，對環(huán)境不友好，且其價格也持續(xù)高漲，NCM材料的大規(guī)模應(yīng)用受到了一定的影響。因此，在保證高容量高穩(wěn)定性的條件下，減少Co的含量甚至是不含Co是當(dāng)前研究的趨勢。
無鈷尖晶石鎳錳酸鋰LiNi0.5Mn1.5O4，具有較高的工作電壓以及高壓帶來的高能量在眾多材料中脫穎而出。但是無鈷尖晶石鎳錳酸鋰在循環(huán)過程中存在容量衰退問題，需進(jìn)一步改善。
目前常見的正極材料改性方法有包覆、摻雜、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，其中摻雜是一種簡單且高效的方法。通過摻雜引進(jìn)其他電負(fù)性不同的元素可以在電子結(jié)構(gòu)層面去改善材料的電化學(xué)穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服無鈷尖晶石鎳錳酸鋰在循環(huán)過程中容量衰退的問題，本發(fā)明提供一種無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用，具有對環(huán)境友好，成本低和高穩(wěn)定性優(yōu)點。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料，所述無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料包括鎳錳前驅(qū)體、鋰源和摻雜劑；所述摻雜劑對應(yīng)的摻雜元素分為陽離子摻雜、陰離子摻雜和陰陽離子共摻雜；陽離子摻雜為摻雜元素的電負(fù)性比Mn的電負(fù)性小；陰離子摻雜為摻雜元素的電負(fù)性比O的電負(fù)性大；陰陽離子共摻雜為陽離子摻雜元素的電負(fù)性要比Mn的電負(fù)性小，陰離子摻雜元素的電負(fù)性要比O的電負(fù)性大；所述無鈷尖晶石鎳錳酸鋰的通式為M，N-LiNi0.5Mn1.5O4；其中，通式中，M為陽離子摻雜的摻雜元素，N為陰離子摻雜的摻雜元素。
依照本發(fā)明的一個方面，所述通式中，M為Mg、Sc、Zr、Y、Sr的一種或多種，N為F。
依照本發(fā)明的一個方面，所述鋰源中的Li與鎳錳前驅(qū)體中的Ni、Mn元素的摩爾比為(0.50～0.70)：1。
依照本發(fā)明的一個方面，所述鎳錳前驅(qū)體的化學(xué)式為Ni0.25Mn0.75(OH)2、D50范圍為9.5～11.5μm以及BET范圍為13～16m2/g。
依照本發(fā)明的一個方面，所述鋰源為Li2CO3或LiOH。
依照本發(fā)明的一個方面，所述摻雜元素Mg、Sc、Zr、Y、Sr、F對應(yīng)的摻雜劑為MgO、Sc2O3、ZrO2、Y2O3、SrO、LiF。
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