[发明专利]一种含氧空位的层状富锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含氧空位的层状富锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将草酸盐沉淀剂溶于乙醇与水的混合溶剂中，得到溶液A；将锂盐、镍盐、钴盐以及锰盐溶于乙醇与水的混合溶剂中，得到溶液B；将溶液B倒入溶液A中，搅拌，干燥得到前驱体，分阶段煅烧得到富锂正极材料；将富锂正极材料置于氢氩混合气中低温煅烧，冷却后即得到含氧空位的层状富锂正极材料。本发明合成出的材料具有稳定的化学结构，具有优异的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，涉及一种含氧空位的层状富锂正极材料。

背景技术

锂离子电池正极材料自最先商业化的LiCoO₂以来，实际能够利用的容量仅为其理论容量的50％(140mAh/g)，经过科研工作者的不断探索，开发出的富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂理论比容量大于250mAh/g，能量密度大于300Wh/kg。由于其具有良好的热稳定性、较宽的充放电电压范围、价格低廉、对环境友好等优点，成为最有前景的下一代正极材料。

目前，合成的富锂锰基正极材料的电化学性能还存在一些问题，在电池的充放电循环过程中，由于发生层状向尖晶石相的转变，从而材料的容量存在衰减，当前的处理方法主要分为表面包覆以及元素掺杂。

申请公布号为CN105185980A的中国专利公开了一种TiO₂包覆的层状富锂三元正极材料的制备方法，其以TiO₂作为包覆层，在一定程度上阻止了容量的衰减，但效果不明显。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含氧空位的层状富锂正极材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种含氧空位的层状富锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将草酸盐沉淀剂溶于乙醇与水的混合溶剂中，60-80℃恒温水浴搅拌，得到溶液A；

步骤2：将锂盐、镍盐、钴盐以及锰盐溶于乙醇与水的混合溶剂中，60-80℃恒温水浴搅拌，得到溶液B；

步骤3：将溶液B倒入溶液A中，60-80℃恒温水浴以转速400-600rpm剧烈搅拌，100-120℃干燥得到前驱体，分阶段煅烧得到富锂正极材料；

步骤4：将富锂正极材料置于氢氩混合气中400-430℃低温煅烧，冷却后即得到含氧空位的层状富锂正极材料。

优选地，所述的草酸盐沉淀剂为二水合草酸。

优选地，所述的步骤1中，将草酸盐沉淀剂在60℃恒温水浴下搅拌溶于乙醇与水的混合溶剂中。

优选地，所述的锂盐包括乙酸锂、碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂中的一种或更多种，所述的锰盐包括乙酸锰、硫酸锰、硝酸锰和氯化锰中的一种或更多种，所述的镍盐包括乙酸镍、硫酸镍、硝酸镍和氯化镍中的一种或更多种，所述的钴盐包括乙酸钴、硫酸钴、硝酸钴和氯化钴中的一种或更多种。

优选地，所述的溶液B中，锂离子、锰离子、镍离子及钴离子的物质的量之比为1.2-1.3:0.5-0.6:0.1-0.15:0.1-0.15。

优选地，所述的步骤2中，将锂盐、镍盐、钴盐以及锰盐超声溶于乙醇与水的混合溶剂中。