[发明专利]复合xLi2MnO3·(1-x)LiMO2材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池。

背景技术

随着各种便携式电子产品和通讯工具的迅速发展，电池作为重要的电能供应装置和存储装置而受到各国科研人员的关注。锂离子电池作为电池的一种以其优越的性能得到了广泛的应用，现代社会对锂离子电池的能量、功率等方面的要求也越来越高。一般的锂离子电池的正极材料（例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄）越来越不能满足人们对高容量、高能量密度电子产品的需求。xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M=Co，Ni_0.5Mn_0.5，Cr，Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3，Fe…)材料是一种α-NaFeO₂型固溶体材料，由层状的Li₂MnO₃和LiMO₂(M=Co，Ni_0.5Mn_0.5，Fe…)形成的，该材料以其特有的高比容量（200~300mAh/g）、优秀的循环能力以及新的电化学充放电机制等性能，成为当今锂离子电池正极材料的研究热点。

xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂材料虽然具有上述优点，但是也具有较明显的缺点，例如，在充放电过程中电压高达4.6V左右，使电极表面的电解液被氧化分解，并沉积于该电极表面，从而阻碍锂离子的脱嵌，且电解液分解产生的氢氟酸（HF）腐蚀电极材料，使其循环性能变差、容量衰减；另外，xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂材料较差的倍率性能以及部分材料在循环过程中出现相变等，这些不利因素抑制其商业化的发展。

发明内容

本发明的目的是解决现有xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂材料和由其制备的锂离子电池的循环性能、倍率性能、导电性能低下的问题，提供一种循环性能、倍率性能、导电性能优良的复合xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂材料的制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种复合xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂材料的制备方法，其中：M为Mn、Ni、Co、Cr、Fe中的任意一种或几种，0＜x＜1，所述制备方法包括：

1）混料步骤：

将xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂材料和碳源前驱体进行混料，得到混合物；

2）高温烧结步骤：

将步骤1）所得的混合物干燥，在含氧气氛下烧结，得复合xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂材料，其中碳占复合材料总质量的比例为y，其中：0.1%≤y≤6%。

优选的是，所述的y满足0.5%≤y≤3%。

优选的是，所述的高温烧结为以1~10℃/min的升温速率升温至350~550℃，保温0.5~6小时。

优选的是，所述的碳源前驱体为蔗糖、聚乙烯醇、酚醛树脂、沥青中的任意一种或几种。

优选的是，所述的混料包括将所述碳源前驱体和溶剂混合并分散，再与xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂材料混合并分散。

优选的是，所述的混料包括以250~650r/min的转速球磨1~12小时。

进一步优选的是，所述的球磨为干磨。

进一步优选的是，所述的球磨为湿法球磨，球磨分散剂为所述碳源前驱体的溶剂。