[发明专利]一种表面修饰LATO的LNMO电极材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种表面修饰LATO的LNMO电极材料及制备方法，属于新能源技术领域。一种表面修饰LATO的LNMO电极材料，其特征在于：所述电极材料是通过将由Li_0.7Al_1.9Ti_0.4O₄和LiNi_0.5Mn_1.5O₄按质量比0.03～0.05:1组成的混合物进行烧结所得，所述烧结条件为：850～930℃下保温8～15h；降温至670℃后保温10～20h，再降至室温。本发明提供的Li_0.7Al_1.9Ti_0.4O₄修饰后的LiNi_0.5Mn_1.5O₄电极材料的电化学性能较LiNi_0.5Mn_1.5O₄有所提高。

技术领域

本发明涉及一种表面修饰LATO(Li_0.7Al_1.9Ti_0.4O₄)的LNMO(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)电极材料。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、无记忆效应、可快速充放电及绿色环保等优点，不仅在小型电子产品领域已得到广泛的应用，而且在新能源汽车领域也有着极大的应用。

锂离子电池的比容量及使用寿命受限于正极材料的容量及循环性能，目前市场应用研究最广泛的锂离子正极材料有层状的LiCoO₂和LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂、橄榄石型的LiFePO₄以及尖晶石结构的LiMn₂O₄等，开发新型正极材料以及提高现有锂离子电池正极材料的电化学性能具有重要的现实意义。

虽然目前尖晶石材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄工业化应用规模有限，但其具有生产成本低、热力学稳定、环境友好、高达4.7V的电压平台以及较高的能量密度等优势，在未来锂离子电池的发展中有望成为最具前景的正极材料之一。LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料存在的问题是在高温(55℃)下容量衰减快，主要原因是电极材料与电解液之间的作用。传统的观点认为，材料表面的Mn³⁺可发生岐化反应，生成Mn²⁺和Mn⁴⁺，生成的Mn²⁺溶解在电解液中，在电场的作用下，向负极迁移，并沉积在负极表面，最终导致其高温循环性能变差。李泓和胡勇胜课题组研究发现LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料与电解液反应可在表面直接生成Mn²⁺，使材料的性能变差。最近的研究结果表明，电解液中LiPF₆分解产生HF，高温下促进电解液对LiNi_0.5Mn_1.5O₄中的Ni和Mn元素浸蚀，破坏材料的结构，例如在60℃下经过60天，LiNi_0.5Mn_1.5O₄中的Mn和Ni的溶解量分别为3×10³-3.5×10³ppm和1.6×10³-2.6×10³ppm。