[发明专利]一种锰酸锂包覆高镍三元锂电池正极材料的制备方法

说明书

本发明属于锂电池制备的技术领域，具体涉及一种锰酸锂包覆高镍三元锂电池正极材料的制备方法。将NCM811前驱体与Mn₂O₇和Na₂S₂O₈球磨，NCM811前驱体被氧化为NCMOOH，表面被由Mn₂O₇还原形成的MnO₂和Na₂SO₄包覆，通过无水乙醇洗脱Na₂SO₄和Na₂S₂O₈，分解产物中的水和酸分别被Mn₂O₇和表面的残碱吸收，形成MnO₂包覆的NCMOOH材料，通过加入的锂源烧结形成LiMn₂O₄包覆NCM811（LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂）的正极材料。表面的氧化物层与锂源结合形成锰酸锂包覆层，提高锂离子容量的同时提高NCM材料的稳定性。

技术领域

本发明属于锂电池制备的技术领域，具体涉及一种锰酸锂包覆高镍三元锂电池正极材料的制备方法。

背景技术

三元材料（镍钴锰酸锂）提高镍的含量能大大提升材料的比容量，因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。当前常见的锂电池，主要有三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等等，都是按照正极材料的类型来命名。

当前商业化比较充分的正极材料主要有钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂和三元锂四种。其中，钴酸锂虽然能量密度等方面存在明显优势，但是安全问题成了瓶颈，使用的范围越来越小。锰酸锂，循环性能比较差，高温性能不好，虽然抗过充能力强，成本又低，但现在主要只在低端或低速车辆上还有使用，市场份额也在缩小。只剩下磷酸铁锂和三元锂是当前真正的主流，二者一个占据能量密度和低温性能的优势，另一个则拥有循环寿命和安全性的优势，国家政策和终端用户在二者之间有些难于抉择。目前为止，公交车主要使用磷酸铁锂，乘用车等对续航和客户体验要求较高的车型则选择三元锂电池。不同比例NCM材料的优势不同，可以根据具体的应用要求加以选择。Ni表现高的容量，低的安全性；Co表现高成本，高稳定性；Mn 表现高安全性、低成本。要想提高电池的能量密度，提升车辆续驶里程，当前主流观点是在高镍方向上，提高高镍三元的安全性达到车辆使用要求。

锂离子电池作为现代便携式电子设备和电动交通工具等的主要供能电源，是当前高科技社会不可或缺的重要组成部分。因此，要求锂离子电池具备高的能量和功率密度、优异的循环性能、良好的环境效应、低的成本及安全稳定性等特征。随着高性能硅碳复合负极材料的快速发展，正极材料成为了制约下一代锂离子电池发展的关键性因素。层状富锂和高镍过渡金属氧化物均具有高的储锂比容量和工作电位，是当前锂离子电池正极材料研究的两种热点材料。富锂层状正极材料循环过程中工作电位持续降低的技术难题至今尚未得到妥善的解决，因此，高镍层状氧化物有望成为高能量锂离子电池理想的正极材料。但是，高镍层状正极材料（LiNi_1-xM_xO₂; M=Co, Mn, …）制备过程中会出现Ni³⁺向Ni²⁺离子的还原及后续Ni²⁺在锂离子层间的占位，使得最终产物结构中出现Ni²⁺/Li⁺阳离子的混排和表面熔岩杂相的形成，严重影响了高镍层状正极材料的电化学性能。