[发明专利]一种岩盐型锂离子电池正极材料的制备方法、锂离子电池正极材料及应用

说明书

本发明公开了一种岩盐型锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将锂源、高价态锰源、低价态锰源经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧，随炉冷却研磨得到LiMnO₂前驱体；(2)将步骤(1)中得到的LiMnO₂前驱体与过氧化锂经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧并退火处理，随炉冷却即得到上述岩盐型锂离子电池正极材料Li₄Mn₂O₅。本发明还相应提供一种岩盐型锂离子电池正极材料及其应用。本发明中的岩盐型锂离子电池正极材料Li₄Mn₂O₅为纯相的岩盐型结构，无杂质相，电化学性能优异。

技术领域

本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种锂离子电池用的电极材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高，以及交通、通讯和电子信息技术的急剧发展。新型锂离子电池的发展逐渐演变为能够达到高能、长寿、安全和廉价，同时降低污染并可回收利用的趋势，这使得锂离子电池向着更高的能量密度、更大的体积比容量、更好的安全性和环境友好性方向发展。同时，我国能源储备量相对较低，目前超50％的石油需求量还要靠进口，这严重限制了我国经济的快速发展，特别是现在石油价格稳步上升，汽车动力电池迅猛发展的现今时代，开发车用动力电池已变的十分必要。

然而，现有的锂离子电池的性能已经达不到未来电动汽车和储能系统应用的要求，均需要继续改进提高。锂离子电池正极材料一直是锂电研究的最重要的领域。就锂电正极材料发展趋势而言，提高锂电的能量密度与功率密度，这会是未来数年锂电池的基本发展方向。因此，开发新型电极材料，进一步提升锂离子电池的性能，寻求具有高比容量的正极材料，进一步提升锂离子电池的能量密度，已成为当前锂离子电池的主要研究方向。

目前普遍采用的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂(LiCoO₂)、磷酸铁锂(LiFePO₄)、层状三元材料(LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂)、镍锰尖晶石(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)等。但是这些材料的比容量均在270mAh/g以下，例如镍锰尖晶石(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)虽然其有4.7V的工作电压，但其理论容量只有147mAh/g，而其实际只能达到130mAh/g。另外，上述这些材料还存在价格昂贵，高温条件下容量衰减较快等问题。因此，亟待开发一种比容量高、成本低廉、环境友好的锂离子电池正极材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种锂离子电池正极材料的制备方法、锂离子电池正极材料及应用，上述锂离子电池具有比容量高、成本低廉等优势。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种岩盐型锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锂源、高价态锰源、低价态锰源经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧，随炉冷却研磨得到LiMnO₂前驱体；

(2)将步骤(1)中得到的LiMnO₂前驱体与过氧化锂经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧并退火处理，随炉冷却即得到上述岩盐型锂离子电池正极材料Li₄Mn₂O₅。

上述制备方法中，优选的，所述锂源为氢氧化锂或碳酸锂，所述锂源的加入量为其理论用量的1.05-1.15倍。锂源在高温煅烧过程中会有一定的挥发，配料时要适当提高其用量，可以补充在高温煅烧过程中锂挥发的损耗；但是，过多的锂会导致产物中生成杂相，导致物相不纯，影响材料性能，一般控制其用量为理论用量的1.05-1.15倍为宜。