[发明专利]一种锂离子电池三元正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种电池正极材料，具体来说是一种锂离子三元电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是目前商业化二次电池中能量密度最高的化学电源，已广泛应用于各种便携式移动电子设备、规模储能、电动汽车、智能电网大型储能电站等领域。

商业化锂离子电池目前采用的正极材料包含LiCoO₂和LiFePO₄。然而LiCoO₂价格昂贵，且Co为重金属，毒性较大，安全性差；而LiFePO₄则电化学活性较差、理论比容量低，人们急需找到一种理论容量高、资源较丰富的锂离子电池正极材料来取代目前的正极材料。

在新型的锂离子电池正极材料中，一种由三种过渡金属元素 (M=Mn,Ni,Co)形成的三元层状正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，由于超过250 mAh/g的比能量，成为下一代正极材料而引起广泛的关注。该材料除了在比容量上有明显优势外，在生产成本上也非常具有优势。

但是三元正极材料也有其固有的劣势：(1)首次不可逆容量损失较大；(2)对电池进行充放电测试时，高截止电压一般为4.8V，高电压会导致电解液分解，从而破坏电极/溶液界面的稳定性使容量衰减；同时为了克服材料本身的缺陷，可以采用表面改性的方法来提高材料的电化学性能。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种锂离子三元电池正极材料及其制备方法，所述的这种锂离子三元电池正极材料及其制备方法要解决现有技术中的三元正极材料三元正极材料电导率低、循环稳定性能差的技术问题。

本发明提供了一种锂离子电池正极材料，分子式为LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/ITO，ITO在正极材料中的质量百分比浓度为1%，ITO由In₂O₃和SnO₂组成，In₂O₃和SnO₂的质量比为90：10。

本发明还提供了上述的锂离子电池三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将CH₃COOLi、NiC₄H₆O₄·4H₂O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O和 C₄H₆MnO₄·4H₂O和柠檬酸依次加入到去离子水中，磁力搅拌3~6h，待混合均匀得到澄清透明粉红色溶液，然后利用喷雾干燥装置进行喷雾，获得前驱体；再在空气气氛下800℃加热8h得到三元正极材料；上述所用的CH₃COOLi、NiC₄H₆O₄·4H₂O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O和 C₄H₆MnO₄·4H₂O、柠檬酸和去离子水的质量体积比为1.98 g：2.48 g：2.49 g：2.45 g：0.2 g：100 ml；

2)将In(OC₃H₇)₃和Sn(OC₃H₇)₄混合溶解于去离子水中，然后将步骤1）所得的三元正极材料浸泡该溶液中，超声波分散；再在60℃下加热10 h；继续加热到300 ℃，保温5 h，得到锂离子电池三元正极材料。

进一步的，步骤2）中，In(OC₃H₇)₃、Sn(OC₃H₇)₄和去离子水的质量体积比为0.038 g：0.0048 g：50 ml。