[发明专利]一种锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了锂离子电池正极材料的制备方法：将DMF与水按照1:34～34:1的体积比混合，得到溶剂；按照每35mL溶剂加入1.06～2.12g乌洛托品，将乌洛托品溶解到溶剂中，得到溶液A；将镍盐、钴盐和锰盐加入到溶液A中，进行搅拌，得到溶液B；每35mL溶液A中镍、钴和锰的原子总量为0.005mol；将溶液B转移到反应釜中进行水热反应，对水热反应后的反应液离心得到含镍钴锰元素的碳酸盐；对该碳酸盐进行450～500℃的高温烧结获得镍钴锰的氧化物；将该氧化物与锂盐混合，并进行750～800℃的高温烧结，得到富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_xNi_yCo_zO₂，x+y+z＝0.8。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池(LIB)被广泛用作电动汽车(EV)的高能量和高功率源以及智能电网中的可再生能源存储。在已开发的正极材料中，富锂锰基正极材料(LMNCO)xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(0x1，M＝Ni，Mn，Co)由于其高容量，低成本和环境友好而备受关注。然而，LMNCO中电子和锂离子的缓慢扩散导致快速的容量衰减和较差的倍率能力。目前的研究已经证明电化学性能与材料结构密切相关，因此合理设计和控制LMNCO的结构和形态被认为是提高容量保持率和速率性能的有效途径。

在此基础上，科研界积极努力来开发纳米尺寸的材料，并在过去几年取得了很大的进展，如纳米粒子、纳米线、纳米棒和纳米板等，由于尺寸减小，它们具有短的Li⁺扩散路径。然而，纳米级电极/电解质之间的副反应对结构稳定性是有害的。为了应对纳米尺寸材料的这些挑战，最近开发了分级微米/纳米材料，具有微观材料结构稳定性的分级LMNCO可以通过避免与电解质的界面反应来延长循环寿命。然而，单一的分级结构设计可能还不足以全面地提高富锂锰基正极材料的性能。最近的报道证明，二维(2D)纳米结构具有缩短电子固态传输路径、增大表面积与体积比以释放机械应变和适应剧烈体积膨胀的优点，从而赋予了电极材料优越的循环稳定性。此外，2D结构(纳米片)通常具有大的暴露表面和特定取向的晶面。已经广泛报道，在富锂材料中，如果纳米片表面暴露出了电化学活性面，则Li⁺嵌入/脱嵌的速率将是显着增强。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种锂离子电池正极材料的制备方法，以简单的合成工艺制备一种拥有卓越性能的富锂锰基正极材料或者其它含有镍钴锰的三元正极材料。

一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将DMF与水按照1:34～34:1的体积比进行混合，得到的混合溶液作为溶剂；S2、按照每35mL溶剂加入1.06～2.12g乌洛托品的用量，将乌洛托品溶解到所述溶剂中，得到混合溶液A；S3、将镍盐、钴盐和锰盐加入到混合溶液A中，进行至少1小时的搅拌，得到混合溶液B；其中，每35mL混合溶液A中镍、钴和锰的原子总量为0.005mol；S4、将混合溶液B转移到反应釜中进行水热反应，然后对水热反应后的反应液进行离心，得到含镍钴锰元素的碳酸盐；S5、对所述碳酸盐进行450～500℃的高温烧结后，获得镍钴锰的氧化物；S6、将所述氧化物与锂盐进行混合，随后进行750～800℃的高温烧结，得到富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_xNi_yCo_zO₂，其中x+y+z＝0.8。