[发明专利]金属氧化物包覆锂镍锰氧材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种金属氧化物包覆锂镍锰氧材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

近年来，随着能源环境问题的日益严重以及电子产品轻型化的要求，人们对锂离子电池的研究不断深入。目前常用的商业化的锂离子电池正极材料LiCoO₂价格高、有毒性，故人们一直努力在寻找其替代品。锰酸锂(LiMn₂O₄)由于价格低廉、无毒而受到人们的关注，而向锰酸锂中加入镍可得到锂镍锰氧(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)材料，LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的充放电过程中主要存在4.7V的平台，理论容量高达146.7mAh/g，具有较高的能量密度、较高的比功率，因而成为当今锂离子电池正极材料研究的热点。

虽然LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料具有很多优点，但其充放电过程中电压较高，使得电极表面处的电解液不停地被氧化分解而沉积于电极表面，阻碍锂离子脱嵌，导致其循环性能差、容量衰减，限制了其商业化应用。为了解决这个问题，可采用其他金属或者非金属氧化物（如SiO₂、ZnO等）对材料进行包覆处理，使材料与电解液隔离，从而减小充放电过程中电解液对材料的影响；或者，也可通过向材料中掺杂Mg、Al、F、Cr、Fe、Co等其他元素而使材料形成更加稳定的结构（杨军、徐欣欣、努丽燕娜等，锂离子电池正极材料的制备方法，中国专利申请号：CN200710182292.5；张乃庆、杨同勇、孙克宁等，一种提高锂离子电池正极材LiNi_0.5Mn_1.5O₄电化学性能的方法，中国专利申请号：CN201010177822），从而在一定程度上改善其循环稳定性。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：虽然上述技术可在一定程度上改善LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的循环稳定性，但当充放电循环次数较多时，电池比容量仍会衰减，循环稳定性明显变差；同时，上述的方法还存在工艺复杂、成本高、有毒污染环境等问题，只限于实验室研究，难以实现工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题包括，针对现有技术中LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料循环性能不好、不适应大规模生产的问题，提供一种比容量高、循环稳定性及倍率性能好、可适应大规模生产的金属氧化物包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种金属氧化物包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的制备方法，其包括：

1）沉淀步骤：配制可溶性金属盐的水溶液，将LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料加入所述水溶液中，并向所述水溶液中加入含碳酸根离子的沉淀剂，使水溶液中的金属离子在LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料表面沉淀而得到沉淀物；其中，所述可溶性金属盐为可溶性镍盐或可溶性锰盐；

2）烧结步骤：在含氧气氛下，对步骤1）得到的沉淀物进行低温烧结，得到金属氧化物包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料。