[发明专利]一种锂电池正极材料镍锰酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂电池正极材料领域，涉及一种镍锰酸锂的制备方法，具体涉及一种锂电池正极材料镍锰酸锂的制备方法。

背景技术

正极材料的进步和优化是推动锂离子电池技术向安全、环保、低成本、高能量密度和高功率密度方向发展的关键。目前广泛研究和应用的正极材料主要有层状结构的LiMO₂（M=Co、Ni、Mn）、尖晶石结构的LiMn₂O₄和LiFePO₄，然而这几种正极材料都具有各自的缺点，LiCoO₂资源匮乏、成本高、毒性大；LiNiO₂制备条件苛刻，热稳定差；LiMn₂O₄理论容量不高，而且由于锰溶解以及Jahn-Teller效应，导致材料循环性能尤其是高温下的循环稳定性受到很大影响，LiFePO₄极低的电子电导率和离子电导率影响了材料的电化学性能。

过渡金属掺杂的尖晶石LiMn_2-xM_xO₄正极材料（其中M=Ni、Co、Cr、Cu、Fe、Al、Zn、Mg、Ti等）电位高（达5V左右）、能量密度高，被称作5V级锂离子电池正极材料。在这些5V级尖晶石LiMn_2-xM_xO₄正极材料中，LiMn_1.5Ni_0.5O₄具有较高的放电容量（理论比容量可达147mAh/g），放电电压高而平稳（几乎只有单一的4.7V平台），基于这种正极材料的锂离子电池的能量密度比传统的尖晶石LiMn₂O₄提高30%以上，是最有希望的下一代锂离子电池正极材料。在尖晶石LiMn_1.5Ni_0.5O₄中，Mn、Ni分别为+4和+2价，材料在4.7V的放电平台对应于Ni²⁺/Ni⁴⁺氧化还原反应，由于材料中不存在Mn³⁺，其中的Mn⁴⁺不参加电极反应，因此，这种材料在电化学循环过程中不会发生由于Mn³⁺的歧化反应而造成Mn的溶解，同时，由于没有Mn³⁺的存在，尖晶石LiMn_1.5Ni_0.5O₄也不会发生John-Teller效应，这些无疑都有助于实现电极的长期循环性能。不仅如此，由于LiMn_1.5Ni_0.5O₄尖晶石结构中Ni-O键的键能（1029Kj/mol）明显大于Mn-O键的键能（946Kj/mol），这也有助于提高材料的循环稳定性。从这些方面来讲，尖晶石LiMn_1.5Ni_0.5O₄是替代传统尖晶石LiMn₂O₄正极材料的理想选择。