[发明专利]酒糟辅助合成的富锂锰基层状锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明具体公开了一种酒糟辅助合成的富锂锰基层状锂离子电池正极材料，其化学通式xLi₂MnO₃·(1‑x)LiMO₂，其中，0.1≤x≤0.9，M为Mn、Co和Ni；包括以下原料组分：锰原料、镍原料、钴原料、锂盐、络合剂、酒糟和溶剂；还公开了其制备方法：将锰原料、镍原料、钴原料和锂盐依次溶于溶剂中，然后加入络合剂，搅拌均匀，再加入酒糟，搅拌至溶解，然后依次进行超声渗透、负压浸渍、烘干，最后进行热处理，即得。本发明利用工业废料酒糟的疏松多孔结构，制备得到分散性良好的富锂锰基层状锂离子电池正极材料，显著提高了锂离子电池正极材料的放电比容量、放电平台稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种酒糟辅助合成的富锂锰基层状锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

环境问题日益突出，全国诸多地区笼罩在雾霾之中，引起环境问题的主要因素之一是大量汽车尾气的排放，电动汽车是减少汽车污染排放的途径之一。锂离子电池是技术比较成熟的电动汽车用动力电池。现有的传统锂离子电池的正极材料，不能满足高比能量和高比功率的使用要求。因此，亟待开发出性能更好的电极材料。

层状的锰镍钴三元材料(LiNi_1-x-yMn_xCo_yO₂)，因为具有良好的循环性能，高比容量，制备工艺简单，高安全性等得到关注。经研究，在此类材料中加入过量的Li便得到富锂锰基层状正极材料，此类材料可以看成是LiMO₂(M＝Ni、Co、Fe、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3)和Li₂MnO₃的固溶体，它具有高比容量，良好的热稳定性和循环性能，宽的充放电电压范围以及低成本，无污染等优点，此类材料目前被认为是最具潜力的电极材料。

对于现有技术，富锂锰基层状材料在850-900℃的温度范围内煅烧才能够获得结晶良好的电化学活性相。但是在高达900℃的温度煅烧，材料的颗粒尺寸会不断长大，颗粒团聚异常严重，这会影响所得材料的电化学性能。若能找到一种减小颗粒尺寸，抑制颗粒团聚的工艺，对提高材料的电化学性能非常有利。通常提高粉体材料的分散性是在材料的前驱体中加入表面活性剂，但是这种添加剂的价格昂贵，成本过高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种酒糟辅助合成富锂锰基层状锂离子电池正极材料及其制备方法。该制备方法成本低廉，可显著提高富锂锰基层状锂离子电池正极材料的分散性，进而可提高锂离子电池正极材料的放电比容量、放电平台稳定性和倍率性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(一)酒糟辅助合成的富锂锰基层状锂离子电池正极材料，其特征在于，其化学通式xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中，0.1≤x≤0.9，M为Mn、Co和Ni。

(二)酒糟辅助合成的富锂锰基层状锂离子电池正极材料，其特征在于，包括以下原料组分：锰原料、镍原料、钴原料、锂盐、络合剂、酒糟和溶剂。

优选地，所述锰原料为金属锰、锰氧化物、含锰无机盐、含锰有机盐或含锰醇盐。

进一步优选地，所述锰原料为硝酸锰、硫酸锰、甲酸锰或乙酸锰。

优选地，所述镍原料为金属镍、镍氧化物、含镍无机盐、含镍有机盐或含镍醇盐。

进一步优选地，所述镍原料为乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍或甲酸镍。

优选地，所述钴原料为金属钴、钴氧化物、含钴无机盐、含钴有机盐或含钴醇盐。