[发明专利]锂离子二次电池用正极活性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池，特别是涉及一种锂离子二次电池用正极活性材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是新一代的绿色高能二次电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、UPS、摄录机、各种便携式电动工具、电子仪表、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景，被人为是在21世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。目前大规模商品化的正极材料是钴酸锂(LiCoO₂)，通常采用900～1000℃的高温固相合成法制备。研究比较成熟，综合性能优良，但由于钴资源的稀缺导致该类正极材料价格昂贵。

另有研究采用铜(II)酸锂(Li₂CuO₂)和铜(III)酸锂(LiCuO₂)作为正极材料，但是它们在比容量及循环寿命方面均不能满足要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种价格相对低廉、制备温度较低且具有较高的电化学容量和基本稳定的循环寿命的锂离子二次电池正极材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种锂离子二次电池用正极活性材料，该活性材料为铜(III)镍(III)酸锂的复合氧化物，其中，该氧化物具有如下化学式：LiCu_1-xNi_xO₂，其中，0.1≤x≤0.8。

一种上述的锂离子二次电池用正极活性材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将胆矾(CuSO₄·5H₂O)和硫酸镍(NiSO₄·6H₂O)溶于去离子水中，配成混合溶液，其中，Cu²⁺的浓度为0.2～2mol/L，Ni²⁺与Cu²⁺的摩尔比为0.25～16∶1；

2)将烧碱(NaOH)和氨水(NH₃·H₂O)溶于去离子水中，其中碱的浓度为3～12mol/L，氨与碱的摩尔比为0.1～2∶1；

3)在40～60℃下，将配制好的上述混合溶液同时缓慢滴加至搅拌下的反应容器中，并控制pH值为11～13，反应12～16小时，得到粒度(D₅₀)为5～12μm的氢氧化铜镍的共沉淀前驱体颗粒；

4)将制得的前驱体颗粒洗涤烘干后与锂源物质充分混合，锂源物质中锂的总含量与前驱体颗粒中铜和镍的总含量的摩尔比为1～1.2，然后在600～800℃下焙烧16～24小时，得到铜(II)镍(II)酸锂(LiCu_1-xNi_xO₂)固体；

5)将制得的亚铜镍酸锂固体破碎成粉末后投入到体积比浓度为2～12％的液溴的乙腈溶液中，氧化3～8小时。然后洗涤烘干，即得到粒度(D₅₀)为4～11μm的黑色铜(III)镍(III)酸锂(Li₂Cu_1-xNixO₂)固体粉末。

上述的方法中所采用的锂源物质为氧化锂(Li₂O)、单水氢氧化锂(LiOH·H₂O)、碳酸锂(Li₂CO₃)和硝酸锂(LiNO₃)中的一种或几种。

本发明的锂离子二次电池用正极活性材料制成的电池与现有的商用钴酸锂电极材料制成的电池具有相当的电化学容量和循环性能，其以价格较低的硫酸镍、硫酸铜为原料，所以降低了锂离子二次电池的生产成本。另外，用本发明的正极活性材料与铜(II)酸锂/铜(III)酸锂等正极活性材料相比，制得的锂离子二次电池具有较好的电化学性能。

附图说明

图1是本发明的锂离子二次电池正极材料制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明的锂离子二次电池用正极活性材料为铜(III)镍(III)酸锂的复合氧化物，该氧化物具有如下化学式：LiCu_1-xNi_xO₂，其中，0.1≤X≤0.8。