[发明专利]一种锰镍锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉一种锰镍锂正极材料的制备方法。

背景技术

随着近来移动通讯及电讯工业的发展，高容量、轻小和较轻的锂二次电池在需求上大幅增加。然而，随着便携式或移动电子装置功能的多样化，因而伴随的是装置能量需求的增加，对于电池的高功率及高容量的实现同样存在强烈需求。

目前，研究用作锂离子电池正极材料的体系很多，但真正大规模工业化的还只有钻酸锂(LiCoO₂)。LiMn₂O₄较LiCoO₂原料相对低廉、材料热稳定性稍高，但是LiMn2O4的容量较低。LiFePO₄合成原料资源丰富，成本低，对环境友好，容量高、循环性能好，但是其体积能量密度较低。LiNiO₂则因其合成困难及比LiCoO₂更差的过充安全问题而限制了它的应用。 

因此急需研制一种能够综合上述正极材料优点的正极材料。

发明内容

本发明提供一种锰镍锂正极材料的制备方法，使用该方法制备的正极材料，兼具较高的比容量和高循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供的一种锰镍锂正极材料的制备方法，该正极材料包括核心物质和磷酸铝包覆层，所述核心活性物质的化学式为Li_1.05Mn_1-x-yNi_xTi_yO₂F_z，其中： x=0.25-0.35，y=0.05-0.1，z=0.02-0.03该方法包括如下步骤：

（1）制备核心活性物质

配制摩尔比为Mn：Ni：Ti= 1-x-y：x：y的氯化锰、硝酸镍、氯化钛的混合溶液，混合溶液中三种金属离子的总浓度为1-1.5 mol/L；

配制浓度为4-6 mol/L的KOH溶液，0.5-1mol/L的氨水溶液；

用恒流泵将氯化锰、硝酸镍、氯化钛的混合溶液和氨水溶液分别加入到高速搅拌的氮气气氛的反应容器中，滴加NaOH溶液调节反应溶液的pH为11-13，控制合成温度为40-50℃，陈化7-10h，其中混合溶液与氨水的体积比为1：2-3；

将上述步骤陈化得到的沉淀充分洗涤、抽滤后，在110-120℃真空中干燥10-12h，得到锰镍钛氢氧化物前驱体Mn_1-x-yNi_xTi_y(OH)₂；

将上述锰镍钛氢氧化物前驱体、碳酸锂和氟化锂按照摩尔比（1.05-z）/2:1：z球磨混合充分，然后分两步烧结：第一步在氧气气氛中以5-7℃/min的速度升温加热，在500-550℃煅烧10-15h，第二步在空气气氛中再以10-15℃/min的速度升温至800-850℃保温6-10h，随炉冷却至室温，制得活性物质Li_1.05Mn_1-x-yNi_xTi_yO₂F_z；

（2）包覆磷酸铝

配制浓度为0.2-0.5mol/L的氯化铝溶液，将上述活性物质Li_1.05Mn_1-x-yNi_xTi_yO₂F_z处理成粒径为10-15μm的颗粒后加入该氯化铝溶液中，形成混合物，磷酸二氢铵溶液加入该混合物进行反应，使该正极活性物质颗粒表面形成磷酸铝层，其中该磷酸铝包覆层在该正极复合材料颗粒中的质量百分比为0.5-2%，在500-660℃下热处理该表面具有磷酸铝层的活性物质颗粒，得到正极材料。

本发明制备的正极材料，采用湿法制备特定配比锰镍钛前驱体，然后使用固相烧结法以获取较高的能量密度、F掺杂的活性物质，最后再活性物质表面覆盖磷酸铝层，使得该材料具备较高的比容量和电化学稳定性。因此该复合材料在用于锂离子电池时，具有较高容量和较长使用寿命。

具体实施方式

实施例一

本实施例制备的核心活性物质的化学式为Li_1.05Mn_0.7Ni_0.25Ti_0.05O₂F_0.02。