[发明专利]一种正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明特别涉及一种正极材料及其制备方法和锂离子电池，属于锂离子电池电极技术领域，正极材料的化学式为：Li_1.2Ni_xMn_yM_zO₂F_z，其中，M为过渡金属元素，0≤x＜0.5，0.5＜y＜1，0＜z＜0.1，该富锂锰基正极材料体相含有过渡金属阳离子，提高材料的结构稳定性，而浅层掺杂的氟离子，可以提高材料的能量密度。通过合成具有氟离子的富锂锰基正极材料，电化学性能明显改善。其中掺杂氟化亚锡的富锂锰基正极材料在0.1C(1C＝200mAg^‑1)的倍率，首效可以达到79.0％，循环100圈后，仍然具有298.4mAhg^‑1的比容量。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极技术领域，特别涉及一种正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池以其高能量密度、高性价比、绿色环保等优点被广泛用于3C产品、电动汽车等储能设备中。随着锂电储能设备应用的越来越广泛，对储能设备的能量密度、安全性、性价比等提出了更高的要求，为进一步提高锂离子电池性能成为迫切需要解决的事情。

相比传统的锂离子电池正极材料，富锂锰基正极材料以比容量和能量密度可以达到250mAhg^-1和1000Wh/Kg的突出性能受到广泛关注。但是循环、倍率、稳定性等方面仍然有待提高，制约富锂锰基正极材料的广泛应用。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的正极材料及其制备方法和锂离子电池。

本发明实施例提供了一种正极材料，所述正极材料的化学式为：Li_1.2Ni_xMn_yM_zO₂F_z，其中，M为过渡金属元素，0≤x＜0.5，0.5＜y＜1，0＜z＜0.1。

可选的，所述正极材料的化学式为：Li_1.2Ni_xMn_yM_zO₂F_z，其中，M为Sn、Ti和Fe中的一种元素，0≤x＜0.5，0.5＜y＜1，0＜z＜0.1。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种正极材料的制备方法，所述方法包括：

获得前驱体，所述前驱体的化学式为Ni_xMn_y(OH)₂，其中，0≤x＜0.5，0.5＜y＜1；

将所述前驱体和过渡金属元素的氟化物及锂盐进行研磨、混料、烧结，获得正极材料，所述正极材料的化学式为：Li_1.2Ni_xMn_yM_zO₂F_z，其中，M为过渡金属元素，0≤x＜0.5，0.5＜y＜1，0＜z＜0.1。

可选的，所述获得前驱体，具体包括，

将氨水溶液和氢氧化钠溶液混合，获得沉淀剂溶液；

将镍盐和锰盐溶液于水中，获得过渡金属盐溶液；

将所述沉淀剂溶液加入到所述过渡金属盐溶液进行反应，获得沉淀物；

将所述沉淀物进行过滤、洗涤、干燥，获得前驱体。

可选的，所述将氨水溶液和氢氧化钠溶液混合，获得沉淀剂溶液中，所述氨水溶液的质量分数为5％-10％，所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.5mol/L-1mol/L，以体积计，所述氢氧化钠溶液和氨水溶液的比例为0.5-1：10-20。