[发明专利]一种高容量锂正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种高容量锂正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度大、工作电压高、循环性能好、无记忆效应等优点，受到便携式电子产品最广泛的应用。随着消费类电子产品如高端智能手机、平板电脑、GPS、电子书等的多功能化，人们对锂离子电池的巡航能力、使用寿命以及安全性等提出了更高的要求。因此，开发高能量密度，循环性能优异，安全性好的正极材料对锂离子电池的发展非常重要。

目前，常用的锂离子电池正极材料主要为LiCoO₂和Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)等层状正极材料。为了提高正极材料的能量密度，通常采用大颗粒材料提高其压实密度、多种层状材料混合，或者通过改善电解液添加剂以提高Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂的工作电压，比如提高到4.35V，放电容量将提高10％以上，从而大大地提高了正极材料的能量密度。

Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)材料的合成方法主要有Sol-Gel法、固相法和传统共沉淀法三种。其中，Sol-Gel法合成Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂正极材料时，所用原料大部分为有机金属盐，价格较贵，不利于节约成本。固相法所制备的Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂材料，所需温度较高，且产物形貌不容易控制，不利于通过合成来控制产物电化学性能。传统共沉淀法是利用OH-或CO₃^2-或C₂O₄^2-水溶液与过渡金属离子水溶液形成沉淀的原理，将几种不同的过渡金属离子按照设计的计量比与OH-或CO₃^2-或C₂O₄^2-结合形成共沉淀，然后与一定量的锂盐混合进行煅烧从而制备出所需的材料。该方法具有材料形貌可控，尺寸均一等优点。但是，该共沉淀法在制备产物时，步骤繁琐，合成周期长，存在沉淀物杂质含量和配比难以精确控制、以及共沉淀前驱体与锂源配比难以精确控制等缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种材料形貌可控，尺寸均一的亚微米级高容量锂正极材料。

本发明的目的之二是提供一种所述高容量锂正极材料的制备方法，该方法工艺简单、合成周期短，适合批量化工业生产。

本发明的目的之三是提供由所述高容量锂正极材料的制备而得的正极。

本发明的目的之四是提供由所述高容量锂正极材料的制备而得的电池。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高容量锂正极材料，分子式为：Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。

制备所述高容量锂正极材料的方法，具体步骤如下：

步骤A.金属盐溶液的配制：先按照所述Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂的化学计量比称取可溶性Ni盐、Co盐、Mn盐和Li盐，然后将这些可溶性盐分别溶于有机醇类溶液中，分别配制成金属Ni盐溶液、金属Co盐溶液、金属Mn盐溶液和金属Li盐溶液，所述金属Ni盐、Co盐、Mn盐和Li盐溶液的浓度为0.01～5mol·L^-1；也可以将Ni盐、Co盐、Mn盐与Li盐先按照化学计量比混合，然后一起溶于有机醇类溶液中，配置成混合金属溶液。所述的有机醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙烯醇、乙二醇中的一种或多种。

步骤B.沉淀剂溶液的配制：将草酸溶于有机醇溶液中，配制成草酸根溶液，所述草酸根溶液浓度为0.01～2mol·L^-1；