[发明专利]LiNi0.5Mn1.5O4材料的表面包覆方法

说明书

本发明涉及一种LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的表面包覆方法，包括对碳酸锂、氧化亚镍和二氧化锰在有研磨球的球磨罐中球磨，形成表面包覆的浆料前驱体，经干燥，形成表面包覆的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料前驱体，对所述前驱体进行热处理，其特点是：球磨罐为刚玉球磨罐；研磨球为刚玉球，或者刚玉球与玛瑙球、尼龙球或聚氨酯球混合的研磨球。本发明采用刚玉球磨罐和研磨球，对LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的表面包覆方法进行表面包覆，有效降低了锰元素在电解液中的溶解，提升了材料的循环性能，满足了电池在高电压下的稳定循环，制作工艺简单、能耗低、环保效果好，有助于材料规模化制备和产业化推广。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，特别是涉及一种 LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的表面包覆方法。

背景技术

进入二十一世纪，伴随着汽车带来的全球性的能源危机与环境污染，各国政府都先后投入巨资加大新能源汽车的发展，新能源电动汽车与混合动力汽车成为时代的宠儿。目前电动车用动力电池主要有三种：铅酸电池、镍氢电池和锂动力电池。从将来的发展趋势看，锂离子动力电池将成为主流，具有广阔的应用前景，相应的，锂离子动力电池关键材料的正极研发必须跟上时代要求。

锂离子动力电池对正极材料的要求首先具有较好的安全性能，在较宽泛的温度范围内能够正常工作，同时具有较高的能量密度，能够适应锂离子电池对正极材料高功率性能的要求，而能量密度又主要取决于材料本身的工作电压、容量、以及材料的振实密度等电化学和物理性能，目前行业内锂离子电池正极材料研究的热点主要集中在橄榄石过渡金属磷酸盐系正极材料 (LiMPO₄)和尖晶石锰系正极材料上。

以磷酸亚铁锂和磷酸锰锂为代表的橄榄石过渡金属磷酸盐系正极材料具有循环寿命长，安全性好，原料来源广泛且价格低廉等特点，但与此同时也存在着材料电导率较低，倍率性能差等实际应用的不足。

对于尖晶石锰系材料而言，通常使用较多的是锰酸锂(LiMn₂O₄)材料，但该材料存在与生俱来的问题就是充放电循环性能差，容量衰减很快。通常认为其中的主要原因是Mn³⁺的存在产生了Jahn-Teller效应，材料在充放电过程中发生晶格畸变，造成体积收缩或膨胀。

针对锰酸锂材料存在的上述问题，采用过渡金属Ni取代部分锰位，生成 5V尖晶石相氧化镍锰锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料，可以提高电池的放电平台电压，达到4.7V左右，充分抑制了Jahn-Teller效应的发生，有效地提高了电极的循环寿命。但是由于该5V尖晶石正极材料中含有一定量的锰元素，因此不可避免的在材料的充放电循环过程中存在一定程度的锰溶解于电解液的现象，使得材料的循环性能下降，难以实现循环性能稳定的大规模产业化5V 尖晶石正极材料。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种有效地降低锰元素在电解液中溶解，提升材料的循环性能，满足制成的电池在高电压下稳定循环，并且制作工艺简单、能耗低、环保效果好的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的表面包覆方法。

本发明包括如下技术方案：