[发明专利]一种无序岩盐结构的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料，特指一种锂离子电池正极材料及其制备方法，属于新能源材料领域。将Li_1+aNi_bTi_cNb_dO₂放入到NaOH溶液中，再加入Bi(NO₃)₃和Ca(NO₃)₂，在50‑80℃的温度下不断搅拌，最后过滤，将固相物质在400‑700℃温度下加热5‑15h，得到CaO/Bi₂O₃/Li_1+aNi_bTi_cNb_dO₂。所述正极材料经过XRD测试，表明具有无序岩盐结构；电化学性能测试显示，该材料在1.5‑4.5V之间充放电，首次放电容量高达262mAhg^‑1，并且具有良好的倍率性能和循环性能，1C放电容量达到205mAhg^‑1，1C循环50次后容量保持率为94.5％。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料，特指一种锂离子电池正极材料及其制备方法，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。

目前商业化的锂离子电池正极材料主要是层状有序的镍、钴、锰氧化物，以及磷酸盐体系的正极材料，这些正极材料都有一个共同点，就是阳离子在晶格中是有序排列的，但是这一类的正极材料目前普遍存在着放电比容量低，能量密度低，不能满足目前电动汽车对李离子电池正极材料的要求。

无序岩盐结构正极材料早在多年前就被研究过，之前学者们认为阳离子混排或无序排列不利于锂离子的迁移，并且放电容量低，不具备实际应用价值；不过近年来，美国MIT的Ceder等人研究发现，当无序岩盐结构正极材料中的Li含量增加到一定程度后，无序岩盐结构正极材料的电化学性能得到显著提升，但是就目前报道的结果来看，无序岩盐结构正极材料的电化学性能还存在着一些问题，例如倍率性能较差，循环性能尚需提高等。

发明内容

本发明提供了一种新型的锂离子电池用富锂型无序岩盐结构正极材料，氧化钙氧化铋共同包覆锂镍钛铌复合氧化物，分子式为CaO/Bi₂O₃/Li_1+aNi_bTi_cNb_dO₂，分子式中Li_1+aNi_bTi_cNb_dO₂中，0.1≤a≤0.3，0.3≤b≤0.5，0.2≤c≤0.4，0.2≤d≤0.4，并且a+b+c+d＝1.0。

本发明还提供一种上述正极材料的制备方法，具体的发明内容如下：

(1)按照化学计量比称取锂盐，镍盐，钛盐，铌盐，将它们溶于去离子水中，加入氨水调节pH值，然后加入柠檬酸混合，在旋转蒸发器中反应形成溶胶，然后真空除水直至形成凝胶，取出凝胶转移至真空干燥箱中，干燥后得到蓬松的干凝胶，最后将干凝胶在一定的温度下预处理得到絮状物，研磨后，在放入马弗炉中焙烧得到样品。