[发明专利]稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，是一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料及其制备方法和在制备锂离子电池中的应用；该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi[Li_1/3Mn_(2/3‑t)R_t]O₂·（1—a）LiMO₂；其中0<a≤0.7、0<t≤0.1、R=La或Sm、M=Mn_xNi_yCo_z、0.3≤x≤0.45、0.3≤y≤0.45、且4x+2y+3z=3。本发明得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料具有放电容量高和制备简单便捷的特点，通过本发明得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料为主要原料组装的锂离子电池具有较好的倍率性能和较强的循环稳定性，方便了操作，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，是一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料及其制备方法和在制备锂离子电池中的应用。

背景技术

锂离子电池因具有平台电压高（约3.2 V 至3.7 V）、能量密度高、无记忆效应等优点，在移动电话、摄像机、笔记本电脑、便携式电器等上已经得到了广泛应用，并逐步向混合动力汽车，电动汽车等领域扩展；因而人们须要不断提高锂离子电池的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能等。层状锂离子插入型正极材料LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂首先由Ohzuku和 Makimura（文献“用于锂离子电池的层状锂离子插入型正极材料LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂”，Chemistry Letters 7 (2001) 642-643）提出，因其相对于目前商业化应用的LiCoO₂正极材料而言具有较高的容量、较好的稳定性和安全性及较低的成本，已经作为一种新兴的锂离子电池正极材料而被大规模生产应用；该种材料中，锰、镍、钴三种元素能有效的结合，形成三元的层状结构，其中锰元素为+4价，起到电荷补偿的作用，镍为+2价，是主要的氧化还原反应活性物质，而钴为+3价，同样提供一部分容量。然而，由于人们对持久使用的不断追求，要求正极材料具有更高的容量。因而形如aLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂·(1-a)LiMO₂（M= Mn, Ni,Co）的富锂层状结构锂离子电池正极材料应运而生。为了提高放电容量，通过加入过量的锂，同时调节过渡金属元素的比例，得到具有高容量的Li₂MnO₃结构稳定性富锂锂离子电池正极材料。该种材料在2.0V至4.8V的电化学窗口下其能放出约260 mAh/g以上的容量，被认为是最具应用前景的高容量锂离子电池正极材料之一。