[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池正极材料技术领域。本发明锂离子电池正极材料包括锰源、磷源、锂源、活性材料、粘结剂，还包括添加剂、功能性材料；本发明锂离子电池正极材料通过添加特殊的添加剂、功能性材料，不仅可以大幅缩短锂电池正极材料的制程，混料球磨时间2‑5h，混料球磨时间短，极大提升正极材料制备效率，同时还可大幅提升锂电池的性能，能量能够有效改善电极材料在充放电过程产生的体积膨胀，同时改善电池的库伦效率和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种锂离子 电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种能量密度高、功量密度高、寿命长的二次电池， 随着化石能源的减少和环境污染的严重，在现代社会中逐渐起着不可 替代的作用。随着3C产品的发展，要求手机、相机、笔记本等的待机 时间逐渐增长，对锂离子二次电池的能量密度要求逐渐严格。电动汽 车、智能电网等产业的快速发展，锂离子动力电池的需求量急剧上升， 新能源汽车要求单体电池的能量密度大于300Wh/kg，循环寿命大于 2000次。这就需要锂离子动力电池具有单体能量密度高，循环稳定性 好，安全性能优异等特点。正极材料是决定锂离子电池能量密度的关 键性材料。要提高锂离子电池的能量密度主要有两个途径：一个是提高材料的比容量，另外一个途径就是提高材料的充放电电压。

常见的正极材料有LiCoO2、LiNi0.8Co0.2O2、LiNil/3Col/3Mn1/302 和LiFePO4等，放电电压平台低于4V，要获得高电压，需串联多只单 体电池，导致维护不便、安全性能不好等问题，还会影响电池的功率 密度和能量密度。LiMn2O4放电电压虽有4.1V，但存在Jahn—Teller 效应，导致容量及循环稳定性都不理想。过度金属掺杂尖晶石型锰酸 锂LiMn2-xMxO4(M＝Ge，Fe，Co，Zn，Ni，Cr，Cu)拥有5V左右的 高电压平台，且容量较高。其中，尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4与锰酸锂 一 样是具有三维锂离子通道的正极材料，可逆容量为146.7mAh/g，与锰 酸锂的差不多，但电压平台为4.7V左右，比锰酸锂的4V电压平台要 高出15％以上，且高温下的循环稳定性也比原有的锰酸锂有了质的提 升，被认为是一种有潜力的高能量密度锂离子电池正极材料。然而， LiNi0.5Mn1.5O4在充放电循环中，和LiMn2O4一样，可能发生的Mn 的溶解和材料颗粒的崩裂，恶化了的循环稳定性。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种锂离子电池正极材料及其制 备方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种锂离子电池正极材料，包括锰源、磷源、锂源、活性材料和 粘结剂，还包括添加剂、功能性材料，所述锰源、磷源、锂源、活性 材料、粘结剂、添加剂、功能性材料的用量为以下重量份：锰源20-30 份、磷源20-30份、锂源22-35份、活性材料20-50份、粘结剂10-17份、添加剂5-10份、功能性材料15-25份。

优选的，所述锰源、磷源、锂源、活性材料、粘结剂、添加剂、 功能性材料的用量为以下重量份：锰源23-27份、磷源23-27份、锂源 25-32份、活性材料30-40份、粘结剂12-15份、添加剂6-8份、功能 性材料18-23份。

优选的，所述活性材料为磷酸铁锂。

优选的，所述功能性材料为浓度50％的硝酸铁锂溶液。

优选的，所述添加剂为LiXMYMn1-YO2；其中0.8≤x≤1，0.7≤ y≤0.9，其中，M为Fe²⁺。

优选的，所述粘结剂为海藻酸钠、壳聚糖、羟甲基纤维素钠、聚 丙烯酸中的一种。

优选的，所述锰源为锰的氯化物、锰的氧化物、锰的硫酸盐、锰 的硝酸盐中的至少一种。