[发明专利]掺杂铜镍酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种掺杂铜镍酸锂正极材料及其制备方法和含有所述掺杂铜镍酸锂正极材料的锂离子电池。本发明掺杂铜镍酸锂正极材料分子式为Li_2‑yNa_yCu_xNi_1‑xO₂。其制备方法包括的步骤有：按照Li_2‑yNa_yCu_xNi_1‑xO₂化学计量比分别获取锂源、钠源、铜源和镍源、配制含锂源、钠源、铜源和镍源混合物浆料、将混合物浆料喷雾干燥处理和将所述前驱体粉体进行烧结处理。本发明掺杂铜镍酸锂正极材料结晶度较高，形成棒状晶粒，而且尺寸小，且均匀，避免了二次颗粒产生，电化学性能好。本发明锂离子电池电比容量高，循环性能稳定。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种掺杂铜镍酸锂正极材料及其制备方法和一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是一种可充电电池，它有着体积比能量和质量比能量高、可以循环充放电、环保无污染等优点，使得其在电池工业发展的路上越走越远，受到人们的广泛关注。锂离子电池的第一次商品化是1991年日本Sony公司实现的，此后锂离子电池在短短时间内被广泛应用，手机电池、笔记本电脑电源和数码相机等设备都有其身影，随着现在电动汽车和混合动力汽车的发展，锂离子电池的发展被推向了又一个高潮，国家对新能源的发展也是大力支持，各种补贴政策的出台和重点项目的建设都体现了政府的重视。而正极材料又是锂离子电池的重要组成部分之一，对正极材料进一步研究也受到了人们的重视。

但是制约锂离子电池大量推广工业化的瓶颈之一就是正极材料，目前应用最广泛的正极材料主要有橄榄石结构的磷酸铁锂、层状结构的钴酸锂(LiCoO₂)、尖晶石结构的锰酸锂(LiMn₂O₄)以及三元材料等。但由于现有的这些正极材料均存在一定的不足，如钴有毒且资源有限，镍钴锰酸锂循环性能及安全性能差,锰酸锂的循环性能和高温性能差等因素,制约了它们的应用和发展。因此,开发新型高能廉价的正极材料对锂离子电池的发展至关重要。

有人用固相烧结法制备了Li₂CuO₂正极材料，但是纯相Li₂CuO₂正极材料的可逆容量只有100mAh/g。当尝试Co、Ni、Fe、Ti和Mn进行离子掺杂，纯相Li₂CuO₂正极材料时，虽然可逆容量有提高，如掺杂了30％Ni之后可逆容量提高到150mAh/g。但是依然不理想。而且现有技术中采用原料干法混合方式，导致原料颗粒大小不均匀，颗粒尺寸大，合成材料所需温度较高，使得材料电化学性能较差。在实际生产中发现，掺杂了Ni的Li₂CuO₂正极材料在高温结晶过程中由于颗粒细小会发生晶粒熔融的现象，形成二次颗粒，降低了材料的比表面积以及电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种掺杂铜镍酸锂正极材料及其制备方法。以解决现有铜镍酸锂正极材料颗粒尺寸较大、可逆容量差和出现二次颗粒不良现象的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池，以解决现有含有铜镍酸锂正极材的锂离子电池电化学性能不理想的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明一方面，提供了一种掺杂铜镍酸锂正极材料。所述掺杂铜镍酸锂正极材料分子式为Li_2-yNa_yCu_xNi_1-xO₂，其中，0x1，0y≤0.2。

本发明另一方面，提供了一种掺杂铜镍酸锂正极材料的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：