[发明专利]一种表面包覆的锂离子电池高电压正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面包覆的锂离子电池高电压正极材料的制备方法，属于新能源材料领域。

背景技术

锂离子电池因为其能量密度高、循环性能好、绿色无污染等优点，自上个世纪90年代问世以后，就得到迅速发展，近年来电动汽车的快速发展，对锂离子电池又提出了新的要求。

在目前已经商业化的锂离子电池正极材料中，LiMn₂O₄，LiFePO₄以及三元正极材料被认为有可能成为新一代电动汽车用锂离子电池正极材料，但是由于LiMn₂O₄的循环性能差，LiFePO₄的能量密度低、倍率性能差以及三元正极材料的安全性能差等原因，上述三种正极材料的应用进展比较缓慢。

LiNi_0.5Mn_1.5O₄是新一代的锂离子动力电池正极材料，它具有较高的工作电压平台（4.7 V），较高的能量密度（>160 Wh/Kg），优异的循环性能，倍率性能和安全性能，而受到研究者的关注，被认为是下一代的锂离子动力电池正极材料的首选；但是由于LiNi_0.5Mn_1.5O₄的工作电压高，对电解液的分解作用明显，进而影响了LiNi_0.5Mn_1.5O₄在全电池中的循环性能；因此有必要对LiNi_0.5Mn_1.5O₄进行表面修饰改进，目前已报道和已公开的专利中，涉及的包覆LiNi_0.5Mn_1.5O₄的主要有氧化物，氟化物以及C等，但是从目前的结果来看，其放电容量和循环性能还有待进一步提高。

发明内容

本发明提供了一种包覆型LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料及其制备方法，具体的发明内容如下：

（1）取LiNi_0.5Mn_1.5O₄置于锰盐溶液中，利用搅拌机搅拌，保持水溶液温度在50-85℃，同时向溶液中添加锰盐沉淀剂，在LiNi_0.5Mn_1.5O₄表面沉积锰化合物，经过过滤干燥得到表面包覆锰化合物的LiNi_0.5Mn_1.5O₄粉末。

（2）根据LiNi_0.5Mn_1.5O₄表面包覆的锰化合物的种类和质量，按照合成Li₂MnO₃的化学计量比，称取干燥后的粉末和锂盐混合；加入液态有机物，在球磨机中进行湿磨，球磨完成后取出干燥，接着在200-300℃下焙烧1-5h，然后再在600-700℃下焙烧4-12h，得到本发明所述的正极材料。

上述步骤1中的锰盐为硫酸锰、硝酸锰或氯化锰，锰盐浓度为0.1-1mol/L；锰盐沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾；锰盐沉淀剂的浓度为0.1-1mol/L。

上述步骤2中的锂盐为氢氧化锂、碳酸锂或醋酸锂；液态有机物为乙醇或丙酮；固液质量比为0.1-0.5：1，球磨时间为2-8h。

正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄表面包覆的Li₂MnO₃的质量分数控制在LiNi_0.5Mn_1.5O₄与Li₂MnO₃质量之和的0.5-5%之间。

该材料和目前现有的材料相比，具有以下优点：

1 利用Li₂MnO₃和电解液之间的反应惰性，有效地抑制了正极材料和电解液之间的反应，提高了正极材料的循环性能。

2 利用Li₂MnO₃在4.5V以上脱嵌锂反应，一定程度上提高了正极材料的放电比容量。

附图说明