[发明专利]一种高容量锂离子电池复合正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料，特别涉及一种高容量锂离子电池用复合正极 材料的制备。

背景技术

手机、笔记本电脑、数码相机、电动工具等便携式电子产品在市场上的广 泛应用，带动了锂离子电池行业的快速发展。目前，LiCoO₂仍是应用最广的锂 离子电池正极材料，LiCoO₂放电平台高容量高，循环性能好，且生产工艺易于 控制，产品性能稳定。但由于Co资源稀缺，价格昂贵且有毒，所以近年来研究 者们一直在寻求替代LiCoO₂的其它正极材料。LiNiO₂和LiMn₂O₄曾一度被认为 是较好的替代LiCoO₂的材料，但LiNiO₂合成条件苛刻，难于实现工业化，且该 材料本身存在安全性能等问题，阻碍了其实际应用。LiMn₂O₄则由于其安全性能 好、价格便宜，且属于环境友好材料而受到关注，然而，该材料容量低，其理 论容量仅为148mAh/g，而通常所制备的材料其可逆容量只能达到110mAh/g左 右，且在电解液中，尤其在高温下，由于锰的溶解而导致材料循环衰减加快， 难以大量推广应用。

系列锂离子电池复合正极材料xLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂·(1-x)Li[Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3]O₂的 结构类似于LiCoO₂，归属于空间群为R-3m型的α-NaFeO₂型层状结构，具有容 量高、价格低，对环境友好、热稳定性好、充放电压范围宽的优点，被认为是 目前最有希望取代LiCoO₂的候选正极材料之一。近些年来， Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂材料因其具有较高的充放电容量而使得更多学者的进一 步研究，但该材料的电子导电率不高，而掺杂钴元素是提高这种材料的电子导 电率的有效方法之一。xLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂·(1-x)Li[Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3]O₂复合正极材料 在4.6V左右有一个脱锂伴随脱氧的平台，在这个过程中Li₂MnO₃组分得到了活 化，从而使得该材料在放电过程中表现出较高的比容量，同时Li₂MnO₃组分也 在充放电过程中起到了稳定电极结构的作用。因此， xLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂·(1-x)Li[Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3]O₂材料以高容量、低成本、较稳定的结 构优势在层状材料体系中受到了广泛的关注，逐渐成为了该领域专家学者的研 究热点。