[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，包括以下步骤：往有机溶剂A中加入油酸，混匀后加入锂源，溶解后得到第一溶液；将硅酸源、含M的化合物溶于有机溶剂B，得到第二溶液；将第一溶液和第二溶液混合后加热，得到混合凝胶；将混合凝胶干燥、粉磨后于惰性气氛下热处理，得到锂离子电池正极材料。本发明制备的Li₂MSiO₄/C复合纳米材料作锂离子电池正极材料，有效实现了电池的高容量充放电和高循环稳定性，当M为锰时，可使容量保持率高达49.4％，当M为铁时，循环保持率高达94.35％。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、工作电压高、无记忆效应、自放电小、工作温度范围宽等优点，但其在电池安全、循环寿命和成本上存在一定问题。正极材料的性能是决定锂离子电池性能的关键因素，因此，改善正极材料性能以及开发新型正极材料一直以来都是锂离子电池研究领域的一个重要方向。近年来，锂正硅酸盐复合材料Li₂MSiO₄得到了广泛关注，相比于层状材料Li₂CoO₂、尖晶石状材料LiMn₂O₄和橄榄石状材料LiMPO₄等传统材料，Li₂MSiO₄材料理论容量高达330mAh g^-1，此外，该类材料还具有较低的成本、较稳定的化学结构及环境友好等优点。

减小颗粒尺寸到纳米级以及对颗粒进行表面修饰是最常用的提高Li₂MSiO₄电化学性能最常用的方法。减小颗粒尺寸到纳米级能够缩短锂离子转移过程中的扩散距离，这能够削弱锂离子较低的扩散系数带来的消极影响。将材料制备成纳米级可以有效的增加材料的比表面积，增大电极和电解液的接触面积，缓和锂离子从晶格中进行嵌入/脱嵌时产生的应力，缩短锂离子或电子的扩散距离等。但是目前的合成方法(模板法、气相沉积法、自组织法、静电纺丝法、水热法等等)仍具有较高的成本，同时合成过程中有很多的因素会影响材料的最终形貌，使得其难以在实际生产上应用。因此，寻找一种简单低廉的形貌控制合成方法，以实现材料在实际中的应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对背景技术所提到的问题，提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

本发明的第一个目的是提供一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，制备第一溶液

往有机溶剂A中加入油酸，混匀后加入锂源，待锂源溶解后得到第一溶液；

其中，锂源与油酸的摩尔比1：0.2-3.2；

S2，制备第二溶液

将硅酸源、含M的化合物溶于有机溶剂B，得到第二溶液；其中，M为锰或铁；

其中，锂源、含M的化合物以及硅酸源的摩尔比为0.7-2.2：1：1；

S3，制备混合凝胶

将第一溶液和第二溶液混合后加热，得到混合凝胶；

S4，制备Li₂MSiO₄/C纳米粒子

将混合凝胶干燥、粉磨后于惰性气氛下热处理，得到Li₂MSiO₄/C纳米粒子，即为所述锂离子电池正极材料。

优选的，所述有机溶剂A和有机溶剂B均为乙醇、乙二醇、丙酮、四氯化碳、四氢呋喃或环己烷。

优选的，所述锂源为一水合氢氧化锂、乳酸锂、草酸锂、硬脂酸锂、软脂酸锂、海藻酸锂、月桂酸锂或柠檬酸锂。