[发明专利]一种锂离子电池用预激活富锂锰基正极材料的制备方法

说明书

一种锂离子电池用预激活富锂锰基正极材料的制备方法，属于材料合成技术领域。该方法首先制备出富锂材料的前躯体，加上锂盐混合后烧结得到富锂锰基正极材料。再将正极材料加入溶剂搅拌，分散均匀后，进行微波或加热处理，得到锂离子电池用预激活富锂锰基正极材料。本发明的优点是：由于微波或较高温的溶液搅拌处理能诱使富锂材料表面脱出锂离子，实现材料的预激活，可以有效提高富锂材料的放电容量、首次库伦效率、倍率和循环稳定等。同时可以减少循环中的氧气释放，增加安全性和循环稳定性；本发明制备方法工艺简单可行，制备周期短，成本低廉，能大幅度提升富锂锰基材料的综合性能，有望商业化应用。

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，具体涉及一种锂离子电池用预激活富锂锰基正极材料的制备方法。

背景技术

随着社会发展，能源和环境已经成为日益严峻的问题。寻求环保无污染的能源及储能设备迫在眉睫。锂电池因为能量密度大，环保无污染而受到青睐，已成为了电子设备的理想电源。不过随着电动汽车和储能电站等的发展，对于电池的性能提出了更高的要求，尤其是能量密度的要求。目前锂电池能量密度的提高关键在于正极材料的发展。传统的一些正极材料，像钴酸锂、磷酸铁锂等的能量密度已经显得有点力不从心。而富锂材料由于具有较高的比容量（大于250mAh/g）和宽的工作电压窗口（2～4.8V），被认为是最有可能成为下一代高性能锂离子电池的正极材料。但是目前富锂材料因为首次库伦效率低，循环稳定性差等原因而限制了其商业化的道路。对于富锂材料性能的提高，目前使用比较多的方法有优化元素配比、掺杂、包覆、预激活等。其中预激活因为方法简单，成本低而受到众多研究。不过以往的研究一般通过在酸、过硫酸钠等溶剂中搅拌来实现，容易对材料结构造成影响，恶化材料循环稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有预激活富锂锰基材料制备方法易破坏材料结构、恶化材料稳定性的问题，提供一种锂离子电池用预激活富锂锰基正极材料的制备方法，该方法能在实现富锂材料预激活的同时，不破坏材料的结构，不但没有恶化材料的循环稳定性，反而有了明显的提升，同时提高了材料的容量和首次库伦效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种锂离子电池用预激活富锂锰基正极材料的制备方法，所述方法具体步骤如下：

步骤一：使用共沉淀的方法制备得到镍钴锰前躯体，然后与锂盐进行均匀的混合、高温煅烧，得到富锂锰基正极材料，其中，锂盐和镍钴锰前躯体的摩尔比为1.03～1.17:1，高温煅烧具体为：以5℃/min的升温速率，自室温升至300～500℃，恒温3～6h，再以5℃/min的升温速率升到650～950℃，恒温8～15h，然后自然冷却到室温；

步骤二：将步骤一制备好的富锂锰基正极材料加入溶剂中，使用磁力搅拌器搅拌5-30 min，使富锂锰基正极材料在溶剂中分散均匀，得到黑色悬浊液，其中，富锂锰基正极材料在溶剂中的浓度1～20g/100mL；

步骤三：将步骤二得到的黑色悬浊液置于微波中处理，微波1～15min后，将微波得到的产物过滤，用蒸馏水洗涤3~10次，烘干，得到预激活的锂离子电池用富锂锰基正极材料。

一种锂离子电池用预激活富锂锰基正极材料的制备方法，所述方法具体步骤如下：

步骤一：使用共沉淀的方法制备得到镍钴锰前躯体，然后与锂盐进行均匀的混合、高温煅烧，得到富锂锰基正极材料，其中，锂盐和镍钴锰前躯体的摩尔比为1.03～1.17:1，高温煅烧具体为：以5℃/min的升温速率，自室温升至300～500℃，恒温3～6 h，再以5℃/min的升温速率升到650～950℃，恒温8～15 h，然后自然冷却到室温；

步骤二：将步骤一制备好的富锂锰基正极材料加入溶剂中，使用磁力搅拌器搅拌5-30 min，使富锂锰基正极材料在溶剂中分散均匀，得到黑色悬浊液，其中，富锂锰基正极材料在溶剂中的浓度1～20g/100mL；