[发明专利]一种锂离子电池用镍锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用高电压镍锰酸锂正极材料xLi2ZrO3·LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法，该方法以硝酸盐为原材料，采用凝胶燃烧的方法合成镍锰酸锂，再以湿法的方式包覆一层快离子导体。燃烧过程中产生大量气体，使材料充分反应均匀，并形成多孔结构。此方法合成的材料粒径小而均一，包覆后隔离了颗粒表面与电解液的接触反应，具有优良的倍率性能和循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池用的镍锰酸锂正极材料，并涉及一种镍锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

目前锂离子电池正极材料中，LiMn2O4正极材料由于其合成方法简单，成本低廉，环境友好等优点而备受关注。但是其由于Jahn-Teller效应而循环稳定性较差，且放电平台较低。目前电动汽车领域火爆，对于主要提供能量的正极材料提出了更高的要求，需要材料有更高的能量密度，因此高电压的正极材料成为研究的热点方向。镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4）具有4.7V以上的高电压平台，其尖晶石结构为锂离子的传输提供了三维通道，能量密度高达650Wh/Kg。但是镍锰酸锂材料也存在一定的不足，如高压及高温条件下电解液易分解；材料合成时Mn氧化不完全，使得镍锰酸锂在4V的低电位下存在一个放电平台，此时镍锰酸锂便不是真正意义上的5V高电压材料。因此使锂离子电池5V平台下的容量接近理论容量，提高首次充放电效率，提高循环稳定性，将是锂离子电池高电压材料的研究方向。

目前，锂离子电池正极材料的制备方法主要有固相法和液相法。固相法存在的问题是产物不纯，溶胶-凝胶法制备的材料粒径细小，颗粒均匀，纯度较高，是最常用的一种液相法。但是这两种方法都没有很好地解决正极材料结晶中氧缺陷的问题。如申请号为201510844860.8中国专利《一种改性锂离子电池正极材料镍锰酸锂的制备方法》中提供的技术方案，其中同样使用了锰盐和聂艳作为主要的正极材料的制备原料，利用溶胶凝胶法制备镍锰前驱体然后采用预烧结、高温烧结后的产物与阴离子氟化合物进行湿法包覆，最后烧结制得所需正极材料。上述专利中的技术方案能够在一定程度上提升锂离子电池的工作电压，并且提升锂离子电池的能量和功率密度，但是仍旧不能解决正极材料结晶中氧缺陷的问题。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子电池用镍锰酸锂正极材料，该正极材料的分子式为xLi2ZrO3·LiNi0.5Mn1.5O4，其中0.02≤x≤0.05，并提供了该正极材料的制备方法，该制备方法以硝酸盐为原材料，采用凝胶燃烧的方法合成镍锰酸锂，再以湿法的方式包覆一层快离子导体从而制备得到所需正极材料。本发明中的制备方法制成的正极材料粒径小而均一，包覆后隔离了颗粒表面与电解液的接触反应，应用于电池中具有优良的倍率性能和循环稳定性。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中提供了一种锂离子电池用镍锰酸锂正极材料，所述正极材料为xLi2ZrO3·LiNi0.5Mn1.5O4，其中0.02≤x≤0.05。

本发明中还提供了一种制备锂离子电池用镍锰酸锂正极材料的方法，包括如下步骤：