[发明专利]薄片缠绕成的富锂锰基空心纳米球正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料合成和电化学技术领域，涉及锂离子电池正极材料及其制备方法，尤其涉及一种薄片缠绕成的富锂锰基空心纳米球正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量大、充放电寿命长、自放电率小以及无污染等突出的优点。目前，锂离子电池已广泛地应用于以智能电话、平板电脑和移动电源为代表的众多消费类电子设备中，并且预计到2020年，锂离子电池相关产品的全球市场总值将达到380亿美元。除此之外，随着新能源汽车和大规模储能设备的发展，比容量高，循环寿命长和环境友好型的锂离子电池受到越来越多研究者的重视。锂离子电池已经成为电动汽车和可再生能源应用领域最有前途的能量存储装置之一，其性能主要取决于电极材料的物理和化学特性。

钴酸锂(LiCoO₂)，镍酸锂(LiNiO₂)，锰酸锂(LiMn₂O₄)和磷酸铁锂(LiFePO₄)虽已商业化或者正在产业化，但它们的实际比容量一般都小于200mA h g^-1，严重限制了电池能量密度的提高。为了满足动力电池市场的需求，正极材料正朝着高比容量、高电压、低成本和高安全性的方向发展。富锂锰基正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(0<x<1，M＝Mn、Co、Ni，etc)，因其高比容量(＞250mAh g^-1)和价格低廉等优点引起了人们极大的研究兴趣，被认为是下一代锂离子电池正极材料之一。从组成上看，富锂锰基正极材料由Li₂MnO₃和LiMO₂两种组分构成。LiMO₂属于六方晶系，α-NaFeO₂层状结构，Li₂MnO₃具有类似于LiMO₂的层状结构，属于单斜晶系，由于Li₂MnO₃和LiMO₂组分具有相似的晶体结构，富锂锰基正极材料内部结构尚未形成统一认识，主要有固溶体和纳米复合材料两种观点。