[发明专利]一种锂离子电池复合正极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料制备技术领域。首先采用水热法制备得到层状结构的Ni‑Al‑Li‑LDHs，流变相法、水热法或者固相法制备LiFePO₄正极材料，然后通过机械球磨的方式在LiFePO₄正极材料中引入层状结构的Ni‑Al‑Li‑LDHs，通过Ni‑Al‑Li‑LDHs与正极活性材料的相互作用实现了优化材料性能的目的，无需采用传统的离子掺杂或碳包覆，为复合正极材料的研究和应用提供了重要的基础。本发明操作方法简单，反应条件温和，无需采用高温煅烧处理。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备技术领域，具体涉及一种层状金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides-LDHs)修饰LiFePO₄后得到的复合正极材料的制备方法。

背景技术

层状的金属氢氧化物(LDHs:layered double hydroxides)具有类似水镁石的层状结构，这决定了其具有良好的结构可协调性，金属原子在其结构内部高度分散，同时夹层中间的阴离子具有灵活的可交换性。此外，LDHs具有结构记忆效应，当其层状结构在高温煅烧后插层结合水和阴离子的分解而导致层状结构坍塌时，将坍塌结构浸泡于其合成母液中，层状结构可恢复。LDHs灵活的离子可调变性、结构记忆效应以及特殊的层状结构赋予了其在锂电池及储能领域巨大的应用潜力。

有研究者采用Mn-Ni-Co-LDHs为前驱体制备不同组分含量的MnNiCo三元氧化物，然后与LiOH复合制备正极材料，但在制备过程中需要高温煅烧前驱体形成层状金属氧化物作为正极材料，操作复杂，成本高。

发明内容

本发明针对LDHs在锂电池储能领域中应用的局限性(需要煅烧LDHs前驱体以制备出层状金属氧化物或者尖晶石型金属氧化物作为正极材料)，提出了一种Ni-Al-Li-LDHs与LiFePO₄复合形成的复合正极材料的制备方法。本发明通过Ni-Al-Li-LDHs优化LFP的电化学性能，得到的复合正极具有高容量和高稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、采用流变相法、水热法或者固相法制备LiFePO₄正极材料；

步骤2、Ni-Al-Li-LDHs的制备：

2.1以可溶性锂盐、可溶性镍盐、可溶性铝盐为原料，按照Li：Ni：Al＝4:1:1的比例称取上述原料并溶解于去离子水中，搅拌混合均匀，得到混合液A；其中，可溶性锂盐的浓度为0.1～0.3mol/L；

2.2在步骤2.1得到的混合液A中加入尿素作为水解沉淀剂，搅拌3～8h，混合均匀，得到混合液B；其中，所述混合液B中尿素的浓度为0.1～0.2mol/L；

2.3将步骤2.2得到的混合液B转移至高压反应釜中，在烘箱90～120℃下水热反应12h以上；

2.4反应完成后，过滤，得到的产物分别采用去离子水和乙醇洗涤，直至洗出液呈中性；

2.5将步骤2.4处理后得到的样品在真空烘箱中100℃干燥10h以上，即可得到Ni-Al-Li-LDHs；

步骤3、复合正极材料的制备：

将步骤1得到的LiFePO₄正极材料与步骤2得到的Ni-Al-Li-LDHs混合球磨，得到复合正极材料；其中，LiFePO₄正极材料：Ni-Al-Li-LDHs＝(80wt％～90wt％)：(10wt％～20wt％)。

进一步地，步骤1所述采用流变相法制备LiFePO₄正极材料的具体过程为：