[发明专利]层状富锂材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，特别涉及一种能制得高循环性能的层状富锂材料的层状富锂材料的制备方法。

背景技术

环境污染和能源危机促使人类开发可再生能源，以及发展非矿物燃料动力技术如电动汽车。可再生能源发电利用需要储能电池，电动汽车需要动力电池。锂离子电池是动力与储能电源的最佳选择之一。锂离子电池经过20多年的发展，已成为电子设备的通用电源，但它在可再生能源发电储能以及电动汽车上的广泛应用还有待技术和经济指标的突破，尤其是能量密度和循环寿命。

能量密度与容量和电压成正比。提高锂离子电池的能量密度必须有高嵌锂容量材料提供容量保证、有低嵌锂电位负极材料和高嵌锂电位正极材料提供电压保证。因石墨嵌锂电位已接近锂电极电位，低电位嵌锂负极材料除了直接利用金属锂外没有其他发展空间。因此，提高锂离子电池电压关注点在于正极嵌锂材料。近年来层状富锂材料[Li(Li,Mn,Ni,Co)O₂引起了广泛的关注，是因为该材料既能提供高电压又能提供高容量(在2～4.8V范围内的嵌锂容量可高达200mAh/g以上)，而且主要含资源丰富的锰，成本低。但是传统方法制备的这类材料存在循环性能较差的问题。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种层状富锂材料的制备方法，可以解决目前制备的层状富锂材料循环性能较差的问题，可以提高层状富锂材料循环性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种层状富锂材料的制备方法，包括：

利用聚乙烯吡咯烷酮作为沉淀调制剂，通过共沉淀法制备过渡金属的氢氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂；

将上述制得的所述过渡金属的氢氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂与按化学计量比或低于化学计量比的用量的锂源Li₂CO₃混合均匀后，进行高温固相反应制得高循环性能的层状富锂材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂。

上述方法中，所述聚乙烯吡咯烷酮的K值为27～32，用量为0.01～0.5g/每克乙酸锰。

上述方法中，所述共沉淀法制备过渡金属的氢氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂为：

将摩尔比为1：0.538的乙酸锰和乙酸镍加入到含有聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，以400～1000r/min的转速搅拌5分钟以上；搅拌后加入过量的氢氧化钾溶液，使溶液的pH值在10以上，以400～1000r/min的转速搅拌1小时以上；洗涤、过滤、干燥后即得到过渡金属的氢氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂。

上述方法中，所述干燥采用在100℃温度下真空干燥。

上述方法中，所述进行高温固相反应制得高循环性能的层状富锂材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂为：将过渡金属的氢氧化物Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂与锂源Li₂CO₃按摩尔比1：0.659～0.593比例充分混合并磨匀后，压制成片后放入煅烧装置中，用1～10℃/分钟的升温速率升温至900～1000℃后，在900～1000℃恒温煅烧6～24小时，煅烧后制得高循环性能的层状富锂材料Li[Li_0.13Ni_0.30Mn_0.57]O₂。