[发明专利]一种用于锂离子电池富锂锰基正极的改性材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子电池富锂锰基正极的改性材料。

背景技术

锂离子电池富锂正极材料以高能量密度，高的能量输出等特点成为目前锂离子电池正极领域的研究热点。目前使用的锂离子电池正极材料，LiCoO₂、LiMn₂O₄以及LiFePO₄等材料的比容量较低，对外输出能量密度较低，比容量一般都低于170mAhg^-1，而常用的负极材料石墨的比容量能够达到340mAhg^-1，低的正极材料比容量限制锂离子电池发展。。富锂正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M为掺杂元素)可以看做是两相混合的连续固溶体，可以写为xLi[Li_1／3Mn_2／3]O₂·(1-x)LiMO₂，是近年来广泛研究的正极材料，其理论容量能够达到300mAhg^-1以上，实际容量也可以达到200mAhg^-1，并且工作电压在4.5V左右，具有高的能量密度。1997年Numata率先报道了层状Li₂MnO₃·LiCoO₂固溶体材料，获得了将近280mAhg^-1的初始放电容量，开启了富锂材料的里程。因此富锂材料被认为是发展电动汽车所需正极材料之一。虽然富锂正极材料具有高的比容量，但是倍率性能较差，首次库伦效率低等缺点限制了其在锂离子电池中的应用。北京工业大学硕士论文(赵春松)、科学通报(杜柯2012，57：794-804)和Electrochem Communica(2009，11：748-751)等文献均证实了这一点。

为了改善这些缺点以便于xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂能够应用在锂离子电池之中，大家提出众多改善方法。Journal Of Power Sources(2013，232：338-347)，Journal Of Material s Chemi stry(2012，22：19666)以及Nature Material s(2009；8：320)都表明改变正极表面元素浓度分布能够提高电极的稳定性，除此之外，在富锂材料表面进行包覆处理，比如富勒烯包覆(ACS Appl Mater Interfaces.2012，4(9)：4858-63.)，聚吡咯高分子包覆(Journal Of Power Sources2013，231：44-49)等能够避免正极材料与电解液之间的接触，保护电极材料结构稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于锂离子电池富锂锰基正极的改性材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于锂离子电池富锂锰基正极的改性材料，其特征在于：所述富锂锰基正极材料(xLi[Li_1／3Mn_2／3]O₂·(1-x)LiMO₂(0<x<1))的表面含有结构通式为(La_1-xSr_x)_aMnO_3-δ(0≤x≤0.3，0.8≤a≤1，0≤δ≤0.75)的包覆层；

并由以下的改性方法1或改性方法2制备得到：

改性方法1：将镧盐、锶盐以及锰盐按化学计量比配制(La_1-xSr_x)_aMnO_3-δ前驱体溶液，然后向其中加入络合剂并且搅拌均匀，将富锂锰基正极材料加入到上述前驱体溶液中，加热蒸发溶液至形成凝胶，最后将获得的凝胶置于烘箱干燥后进行煅烧，得到改性后的富锂锰基正极材料；

改性方法2：镧盐、锶盐以及锰盐按照化学计量比配制(La_1-xSr_x)_aMnO_3-δ前驱体水溶液，然后加入络合剂并搅拌均匀，置于加热板加热直至燃烧成粉体，随后将粉体预烧后与富锂锰基正极材料进行机械球磨混合，而后经过煅烧获得改性后的富锂锰基正极材料。