[发明专利]锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池正极材料及其制备方法，尤其涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

以层状钴酸锂(LiCoO₂)为正极、石墨化碳材料为负极的锂离子电池具有大容量、高电压、长寿命等优势，目前已在便携式电子设备等领域得到了广泛应用，并开始拓展电动汽车等大容量电池市场。LiCoO₂电化学性能稳定，但钴资源的相对缺乏造成了LiCoO₂的价格昂贵。此外，由于LiCoO₂在放电状态容易受热分解，也阻碍了锂离子电池更加广泛的应用。为此，近年来许多研究小组进行了大量的工作，力图研制出比LiCoO₂价格更低、容量更高、安全性更好的新型正极材料。

目前对于锂离子电池正极材料的研究已经由单元系列转向多元系列，其中一种与LiCoO₂具有相同层状结构的新材料LiNi_0.5Mn_0.5O₂倍受关注，它成本低、热安全性显著优于LiCoO₂。2003年，Yoshinari Makimura等人在Lithium Insertion Material of LiNi_1/2Mn_1/2O₂ for Advanced Lithium-ion batteries，Journal of Power Sources 119-121(2003)156-160中对LiNi_0.5Mn_0.5O₂在不同的倍率下进行了倍率性能测试，但该测试结果显示在高倍率(2C)下，电池容量衰减较大，难以满足实际应用中大电流充放电的要求。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种倍率性能好的锂离子电池正极材料及其制备方法。

一种锂离子电池的正极材料，其化学通式为：Li Ni_0.5Mn_0.5-x-yCo_xMg_yO₂，其中，0.05≤x≤0.15，0.01≤y≤0.1。

一种锂离子电池正极材料的制备方法，其包括：提供可溶于液相溶剂的镍(Ni)源、锰(Mn)源、钴(Co)源和镁(Mg)源；按Ni∶Mn∶Co∶Mg的摩尔比为0.5∶(0.5-x-y)∶x∶y将上述Ni源、Mn源、Co源和Mg源溶于该液相溶剂中形成一含有Ni⁺，Mn²⁺，Co²⁺及Mg²⁺的混合溶液，其中，0.05≤x≤0.15，0.01≤y≤0.1；在上述混合溶液中加入沉淀剂，使该Ni⁺，Mn²⁺，Co²⁺及Mg²⁺共沉淀，得到一共沉淀物；从上述混合溶液中分离提纯该共沉淀物；以及将该共沉淀物与锂源均匀混合并在600℃～900℃烧结，得到正极材料LiNi_0.5Mn_0.5-x-yCo_xMg_yO₂。

相较于现有技术，本发明合成出一种新的锂离子正极材料，且该锂离子正极材料具有较好的倍率性能。

附图说明

图1是本发明实施例合成的正极材料LiNi_0.5Mn_0.4Co_0.05Mg_0.05O₂的X射线衍射(XRD)谱图。

图2是本发明实施例合成的正极材料LiNi_0.5Mn_0.35Co_0.1Mg_0.05O₂的XRD谱图。

图3是本发明实施例合成的正极材料LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.15Mg_0.05O₂的XRD谱图。

图4是本发明实施例合成的正极材料LiNi_0.5Mn_0.35Co_0.1Mg_0.05O₂的扫描电镜(SEM)照片。

图5是本发明实施例合成的正极材料的循环性能测试图。