[发明专利]一种基于微波合成的NCM/LMO复合材料、制备方法及其用途

说明书

本发明提供一种基于微波合成NCM/LMO复合材料、方法及其用途，其包括将NCM三元前驱体材料加入水中进行搅拌，然后再加入KMnO₄粉末继续搅拌；置于微波反应器中反应；取出冷却后再置于微波反应器中反应重复以上操作2‑10次；加入锂盐中并置于氧气或者空气气氛炉内煅烧，冷却后得到NCM/LMO复合材料。本发明制备的NCM/LMO复合材料中由于LMO均匀的生长在NCM材料表面形成稳定的LMO层，相比两种材料的共混，改善了材料的复合时接触界面，有效提升了材料的热稳定性，从而达到提升锂离子电池的安全性能的目的。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种基于微波合成的NCM/LMO复合材料、制备方法及其用途。

背景技术

锂离子电池是一种高能量密度、高效率的能量储存装置，目前已经广泛应用于便携式数码设备、电动汽车等领域。锂离子电池体系是由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大关键材料构成，因此材料的性质直接关系到锂离子电池的性能。

近阶段正是新能源动力汽车发展的黄金时期，车用动力锂离子电池的主流正极材料有磷酸铁锂、镍钴锰锂、镍钴铝锂、锰酸锂等，镍钴锰锂三元材料因能量密度更高，受到了人们的广泛关注。但相比其他材料，镍钴锰锂三元材料的热稳定性较差，其在温度高于200℃时，容易发生分解并释放出氧气，并有可能与电解液、碳材料发生反应，产生热量，同时进一步加剧正极材料的分解，如此往复造成热失控，在极短的时间内发生爆燃，存在较大的安全风险，这给镍钴锰锂三元材料的大规模应用带来了很大的限制。但是随着电动汽车领域的不断发展，高能量密度材料的地位越来越重要，如何有效改善镍钴锰锂三元材料的热稳定性也成为行业内共同的任务和课题。

发明内容

为了提升高能量密度镍钴锰锂三元材料的热稳定性，本发明提供了一种基于微波合成的NCM/LMO复合材料、制备方法及其用途。

一种基于微波合成NCM/LMO复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）将NCM三元前驱体材料加入水中进行搅拌，然后再加入KMnO₄粉末继续搅拌；

（2）将其置于微波反应器中反应30-180s；

（3）取出冷却后再置于微波反应器中反应30-180s，重复以上操作2-10次；

（4）冷却后洗涤过滤，将收集到的粉末干燥得到的复合材料前驱体；

（5）将复合材料前驱体加入锂盐中并置于氧气或者空气气氛炉内煅烧，冷却后得到NCM/LMO复合材料。

进一步方案，步骤（1）中所述的NCM三元材料前驱材料的分子式为(NixCoyMnz)(OH)₂，其中x+y+z=1，Ni:Co:Mn的摩尔比为x:y:z=（3-8）:（1-3）:（1-3）。

进一步方案，步骤（1）中所述的NCM三元材料前驱材料与KMnO₄的摩尔比为10:1-1:10。

进一步方案，所述微波反应器的功率为100-1000W。

进一步方案，步骤（5）中所述的锂盐为Li₂CO₃、LiOH、LiNO₃中的至少一种；锂盐与复合材料前驱体的摩尔比为1:1-1.5:1。

进一步方案，步骤（5）中所述的煅烧是分先以500～650℃预烧4～12h，再升温至800～950℃烧结12～36h。

本发明的另一个发明目的是提供上述方法制得的NCM/LMO复合材料。

本发明的另三个发明目的是提供NCM/LMO复合材料的用途，所述NCM/LMO复合材料用作锂电池的正极活性材料。