[发明专利]高电压镍锰酸锂正极复合材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明公开一种高电压镍锰酸锂正极复合材料的制备方法、由该制备方法所制得的高电压镍锰酸锂正极复合材料及应用该高电压镍锰酸锂正极复合材料的锂离子电池，其中，所述高电压镍锰酸锂正极复合材料的制备方法包括以下步骤：将锂盐、M源化合物、镍盐、及锰盐溶解于去离子水中，并滴加到离子液体中，得到溶液；对所述溶液进行老化处理，得到第一产物；对所述第一产物进行预分解处理和烧结处理，得到第二产物，所述第二产物为掺杂有M离子的镍锰酸锂颗粒；混合所述第二产物与碳源化合物，于所述第二产物的表面包覆碳层，得到所述高电压镍锰酸锂正极复合材料。本发明的技术方案可制得粒子分布均匀、电化学性能优异的高电压镍锰酸锂正极复合材料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种高电压镍锰酸锂正极复合材料的制备方法、由该制备方法所制得的高电压镍锰酸锂正极复合材料及应用该高电压镍锰酸锂正极复合材料的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池可提供高的能量密度，且还具有安全环保、使用寿命长的优点。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、及电解液等组成。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，选择一种性能优异、来源广泛、且安全环保的正极材料是非常必要的。

镍锰酸锂(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)具有较高的能量和功率密度，是一种新型正极材料。并且，通过阴阳离子掺杂和表面包覆的方式，还可进一步提升镍锰酸锂(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)的结构和电化学性能，即得到正极复合材料。当下，对于正极复合材料的制备方法，普遍使用的是高温固相法。但是，由高温固相法制得的正极复合材料却普遍存在着材料不均匀、性能差的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高电压镍锰酸锂正极复合材料的制备方法，旨在制得粒子分布均匀、电化学性能优异的高电压镍锰酸锂正极复合材料。

为实现上述目的，本发明提出的高电压镍锰酸锂正极复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将锂盐、M源化合物、镍盐、及锰盐溶解于去离子水中，并滴加到离子液体中，得到溶液；

对所述溶液进行老化处理，得到第一产物；

对所述第一产物进行预分解处理和烧结处理，得到第二产物，所述第二产物为掺杂有M离子的镍锰酸锂颗粒；

混合所述第二产物与碳源化合物，于所述第二产物的表面包覆碳层，得到所述高电压镍锰酸锂正极复合材料。

优选地，所述将锂盐、M源化合物、镍盐、及锰盐溶解于去离子水中，并滴加到离子液体中的步骤之前，还包括：

以摩尔比Li:M:Ni:Mn＝(0.95～1.15):x:(0.4～0.5):(1.4～1.5)配置锂盐、M源化合物、镍盐、及锰盐，其中，0＜x≤0.2。

优选地，所述离子液体包括二乙醇胺乳酸盐、二乙醇胺甲酸盐、乙醇胺乳酸盐、二乙醇胺乙酸盐、及1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的任一种。

优选地，所述预分解处理的温度为400℃～500℃，所述预分解处理的时间为6h～8h。

优选地，所述烧结处理的温度为800℃～900℃，所述烧结处理的时间为10h～12h。

优选地，所述锂盐包括醋酸锂、草酸锂、碳酸锂、及硝酸锂中的至少一种；所述镍盐包括醋酸镍、草酸镍、硫酸镍、及硝酸镍中的至少一种；所述锰盐包括醋酸锰、草酸锰、硫酸锰、及硝酸锰中的至少一种。

优选地，所述M源化合物包括Al、Fe、Cr、Ga四种元素的氯化盐中的任一种或Al、Fe、Cr、Ga四种元素的硝酸盐中的任一种。

优选地，所述碳源化合物包括蔗糖、葡萄糖、沥青、石墨烯、及乙炔黑中的至少一种。