[发明专利]一种氧化物复合硅酸锰锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化物复合硅酸锰锂正极材料，由铟锡氧化物与硅酸锰锂复合而成，铟锡氧化物的质量为氧化物复合硅酸锰锂正极材料质量的8%‑20%。本发明还提供了上述氧化物复合硅酸锰锂正极材料的制备方法，将预先制得的铟锡氧化物按一定质量百分数与乙酸锂、乙酸锰、正硅酸四乙酯、柠檬酸混合，采用溶胶凝胶法进行反应得到凝胶，真空干燥后研磨，在惰性气氛下焙烧得到黑色的复合材料。将所制得的材料进行物理性能表征并制作成电池进行电化学性能测试。测试结果表明经过这一方法改性过后的硅酸锰锂正极材料在比容量和倍率性能上都有了较大的提高。

技术领域

本发明属于材料化学领域，涉及一种锂离子电池，具体来说是一种氧化物复合硅酸锰锂正极材料及其制备方法。

背景技术

随着人类社会的迅速发展，对能源需求越来越大，而化石燃料的枯竭也倒逼人们减少对传统能源的依赖，转而开发新能源，新能源对于储能装置及技术的要求也越来越高；同时电子设备的广泛应用也对电池性能的提高愈发渴求。高比能量、长寿命是锂离子电池技术革新的目标。目前商用的正极材料以LiCoO₂为主，然而LiCoO₂中钴金属资源短缺而且有毒。而自从LiFePO₄材料面世以来，聚阴离子正极材料一直是研究的重点，Li₂MnSiO₄更是受到人们的广泛关注。

Li₂MnSiO₄属于正硅酸盐材料，1个Li₂MnSiO₄分子理论上能够可逆脱嵌2个Li⁺，理论比容量高达333mAh/g；材料的放电电压较高；价格低廉，对环境无害。

然而由于Li₂MnSiO₄材料电子电导率过低和容量衰减迅速是桎梏其发展的两因素，对其进行导电碳层的包覆可以一定程度上提升其电子电导率。循环容量衰减迅速主要是由于它在循环过程中材料的结构发生了不可逆的转变，离子掺杂和氧化物包覆是稳定其晶体结构提升容量增强倍率性能的有效途径。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种氧化物复合硅酸锰锂正极材料及其制备方法，所述的这种氧化物复合硅酸锰锂正极材料及其制备方法要解决现有技术中的Li₂MnSiO₄材料电子电导率过低和容量衰减迅速的技术问题。

本发明提供了一种氧化物复合硅酸锰锂正极材料，其特征在于：由铟锡氧化物与硅酸锰锂复合而成，所述的铟锡氧化物的质量为氧化物复合硅酸锰锂正极材料质量的8%-20%。

本发明还提供了上述的一种氧化物复合硅酸锰锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

1）一个采用共沉淀法制备铟锡氧化物的步骤，称取InCl₃•4H₂O、SnCl₄•5H₂O、聚乙烯吡咯烷酮，然后加入到一个容器中，加入去离子水溶解，使用NH₃•H₂O调节pH至7-9，在55 -60℃的温度下恒温磁力搅拌1~3小时，然后先后用去离子水和乙醇离心清洗后得到白色物质；所述的InCl₃•4H₂O、SnCl₄•5H₂O、聚乙烯吡咯烷酮质量比在8:1:1至8.5:1:1之间；将所得白色物质在60-80℃的条件下干燥，然后在管式炉空气气氛下以3-4℃/min的速率升温至400-500℃，保持恒温4~6小时，待自然冷却降温得到淡黄色铟锡氧化物粉末；