[发明专利]改性镍锰酸锂正极复合材料及制备方法、锂离子电池

说明书

本发明提供一种改性镍锰酸锂正极复合材料，包括镍锰酸锂颗粒、包覆于所述镍锰酸锂颗粒表面的氟化铁层和包覆于所述氟化铁层的石墨烯层。本发明的改性镍锰酸锂正极复合材料具有较高的充放电比容量，且具有较好的循环性能。本发明还提供了该改性镍锰酸锂正极复合材料的制备方法及应用该改性镍锰酸锂正极复合材料的锂离子电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种改性镍锰酸锂正极复合材料及制备方法、和应用该改性镍锰酸锂正极复合材料的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、无记忆效应、工作温度范围宽、对环境无污染等诸多优点，广泛应用于移动通讯工具、相机、笔记本电脑等便携式电子设备中。在锂离子电池领域，改性镍锰酸锂正极复合材料一直是研究的重点，其中，具有尖晶石结构的改性镍锰酸锂正极复合材料镍锰酸锂(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)，由于具有较高的能量密度而备受瞩目。由于在高电压情况下，LiNi_0.5Mn_1.5O₄容易出现循环性能差、容量衰减快及倍率性能低等缺陷，需要对LiNi_0.5Mn_1.5O₄进行改性处理。然而，现阶段通过将LiNi_0.5Mn_1.5O₄从结构上纳米化、阴阳离子掺杂及简单包覆处理，未能有效提高LiNi_0.5Mn_1.5O₄的充放电比容量和有效抑制LiNi_0.5Mn_1.5O₄改性镍锰酸锂正极复合材料与电解液的副反应。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种改性镍锰酸锂正极复合材料，旨在提高改性镍锰酸锂正极复合材料的充放电比容量，有效抑制改性镍锰酸锂正极复合材料与电解液发生副反应，从而提高循环性能。

为实现上述目的，本发明提供的改性镍锰酸锂正极复合材料，包括镍锰酸锂颗粒、包覆于所述镍锰酸锂颗粒表面的氟化铁层和包覆于所述氟化铁层的石墨烯层。

优选地，所述氟化铁层的厚度为30～500nm，所述石墨烯层的厚度为2～50nm。

优选地，所述氟化铁层和所述石墨烯层均为连续层。

优选地，所述氟化铁层包覆于所述镍锰酸锂颗粒的整个表面。

优选地，所述氟化铁层含有包覆于所述镍锰酸锂颗粒表面的氟化铁颗粒，氟化铁颗粒的粒径为20～300nm。

优选地，镍锰酸锂颗粒的粒径为2～10μm。

本发明还提供一种改性镍锰酸锂正极复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

制备镍锰酸锂颗粒；

制备水合氟化铁颗粒；

混合所述水合氟化铁颗粒和镍锰酸锂颗粒，得到第一混合物，采用机械融合的方法对所述第一混合物进行处理，使得所述水合氟化铁颗粒包覆于所述镍锰酸锂颗粒的表面，得到包覆有水合氟化铁层的镍锰酸锂颗粒；

将所述包覆有水合氟化铁层的镍锰酸锂颗粒和石墨烯混合，得到第二混合物，对所述第二混合物进行加热，所述水合氟化铁层转化为氟化铁层，所述石墨烯包覆于氟化铁层的表面，形成石墨烯层，得到所述改性镍锰酸锂正极复合材料。

优选地，制备所述镍锰酸锂颗粒的步骤包括：

提供锂源、镍源及锰源，该锂源、镍源及锰源的摩尔比为0.95～1.15：0.4～0.6：1.4～1.6；