[发明专利]一种高倍率富锂正极材料的改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高倍率性能富锂正极材料的一种表面改性方法，属于锂离子电池正极材料和电化学领域。 

背景技术

目前商业化的正极材料LiCoO₂容量相对较低，对电池容量有较高要求的3G电子产品和电动汽车的市场化带来一定的困难，近年来具有较高电压和较高容量的富锂正极材料引起广泛关注。 

富锂正极材料主要是层状材料Li₂MnO₃与LiMO₂(M＝Ni，Co，Fe，Cr)形成的固溶体xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，也可以写作Li[M_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂。Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂具有和LiCoO₂相似的理想层状结构，在M层中Li和Mn的个数比为1∶2，Li和[Li_1/3Mn_2/3]交替占据八面体位置。固溶体正极材Li[M_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂具有α-NaFeO₂层状构型，属于六方晶系，R-3m空间群，Li占据3a，过渡金属Ni和Mn占据3b位。 

锂离子电池富锂正极材料Li[M_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂(1/5≤x≤1/3)和商用的LiCoO₂相比具有更高的可逆容量(250mAh/g)，并且充放电的过程中表现出较好的循环稳定性。但是较差的倍率性能严重阻碍了其大规模的应用。虽然，J.Cho等人采用水热方法合成出了高倍率性能的Li_0.88[Li_0.18Co_0.33Mn_0.49]O₂和Li_0.93[Li_0.21Co_0.28Mn_0.51]O₂纳米线和纳米片，但是非常苛刻的实验条件使其很难进行工业化大规模的生产。 

寻找一种制备富锂正极材料的方法，使富锂正极材料具有较好的可逆容量和倍率性能，并且适合大规模工业生产，成为目前研究的趋势。 

发明内容

本发明的目的是提供一种高锂离子电池富锂正极材料Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂(1/5≤x≤1/3)的改性方法。用简单的沉淀和热处理的方法在Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂(1/5≤x≤1/3)的表面包覆MnO₂，提高锂离子电池富锂正极材料的倍率性能。该方法工艺简单， 操作易行，无毒无害，成本低廉而且环境友好，适合大规模工业生产。 

本发明的一种高倍率富锂正极材料的改性方法，其特征在于，包括以下步骤： 

高倍率表面改性锂离子电池富锂正极材料Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂(1/5≤x≤1/3)的合成方法如下： 

1、按分子式Li[Ni_xLi_1/3-2x/3Mn_2/3-x/3]O₂(1/5≤x≤1/3)中Ni、Mn的比例配制NiSO₄和MnSO₄的混合溶液，阳离子浓度为1-3mol/L； 

2、用蠕动泵将混合溶液和LiOH溶液共同滴加到反应釜中，并控制pH值在9-12之间，水浴加热60℃。反应完毕后，过滤、洗涤，在120℃的真空干燥箱内干燥12h后得到前驱体M(OH)₂(M＝Mn，Ni)；