[发明专利]一种核壳结构富锂锰基正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种核壳结构富锂锰基正极材料的制备方法，包括：将硝酸镍或其水合物、硝酸钴或其水合物和硝酸锰或其水合物，与一定量的甘油一同加入异丙醇中，进行溶剂热反应，制备获得前驱体；将前驱体进行预烧结，获得氧化物前驱体；将锂盐与氧化物前驱体混合后煅烧，获得球状核壳结构富锂锰基正极材料。采用本发明方法可以制备出粒径大小可调、球体形貌完整光滑的核壳结构富锂锰基正极材料，工艺简单，成本低廉。本发明还提供一种核壳结构富锂锰基正极材料，具备优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料技术领域，尤其涉及一种核壳结构富锂锰基正极材料及其制备方法。

背景技术

随着人们对新能源电动汽车续航里程要求的提高，寻找高能量密度和高功率密度的锂离子电池成为研究者关注的焦点，而正极材料是制约锂离子电池比容量、能量密度和功率密度的关键部分之一。在现在研究的锂离子电池正极材料中，富锂锰基正极材料由于放电比容量高(250mAh/g)、价格低和原料毒性低，被认为是动力锂离子电池理想的正极材料之一。

然而富锂锰基正极材料也有一些固有的缺点，在充放电过程中，Li⁺扩散速度较慢，导致了富锂锰基正极材料电化学性能上的不足。而特殊的核壳结构可以为Li⁺的存储提供更多的位点，有利于提高其可逆容量；核壳结构还可以缓冲充放电过程中的结构应变，提高材料的循环稳定性；核壳结构因具有较大的比表面积而有利于活性材料与电解液的充分接触，为Li⁺提供更多的扩散路径。

因此，亟需一种核壳结构富锂锰基正极材料及其制备方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种核壳结构富锂锰基正极材料及其制备方法，可以制备出粒径大小可调、球体形貌完整光滑的核壳结构富锂锰基正极材料，且本发明方法工艺简单，成本低廉。本发明还提供一种核壳结构富锂锰基正极材料，具备优异的电化学性能。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种核壳结构富锂锰基正极材料的制备方法，将硝酸镍或其水合物、硝酸钴或其水合物和硝酸锰或其水合物，与一定量的甘油一同加入异丙醇中，进行溶剂热反应，制备获得前驱体；将前驱体进行预烧结，获得氧化物前驱体；将锂盐与前驱体混合后煅烧，获得球状核壳结构富锂锰基正极材料。

作为本发明核壳结构富锂锰基正极材料制备方法的一种改进，通过调节过渡金属元素在异丙醇中的浓度大小，获得不同粒径的球状富锂锰基正极材料。

作为本发明核壳结构富锂锰基正极材料制备方法的一种改进，正极材料的化学式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_aCo_1-a-bMn_bO₂，其中：0<x<1，0<a<1，0<b<1,0<a+b<1，包括以下步骤：

步骤S1、按照正极材料的化学计量比，称取硝酸镍或其水合物、硝酸钴或其水合物和硝酸锰或其水合物，与一定量的甘油一同加入异丙醇中，混合均匀，获得反应溶液。

步骤S2、将反应溶液置于反应釜中进行溶剂热反应，反应结束后获得悬浮液。

步骤S3、将悬浮液进行固液分离，获取固体；对固体依次进行洗涤和干燥，获得前驱体。

步骤S4、将前驱体在空气气氛中进行预烧结，经冷却后获得氧化物前驱体；将锂盐与所述氧化物前驱体混合，然后进行煅烧，获得核壳结构富锂锰基正极材料。