[发明专利]一种富锂锰基正极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种富锂锰基正极材料的制备方法，包括：将锰盐、镍盐、钴盐和含掺杂离子的化合物溶于水中，得到混合盐溶液；将含碳酸根的沉淀剂溶于水中得到沉淀液；将含铵根的络合剂溶于水中得到络合剂溶液；将混合盐溶液、沉淀液和络合剂溶液混合后在微波辐照下进行共沉淀反应，陈化，得到碳酸盐前驱体；将所述碳酸盐前驱体在微波烧结窑中干燥和一次恒温煅烧，得到氧化物前驱体；一次恒温煅烧的温度为500～600℃，时间为5～12h；将所述氧化物前驱体与锂源混合后二次恒温煅烧，得到富锂锰基正极材料，二次恒温煅烧的温度为800～950℃，时间为12～20h。该方法制备的富锂锰基正极材料具有较好的电化学性能。

技术领域

本发明属于正极材料技术领域，尤其涉及一种富锂锰基正极材料的制备方法。

背景技术

随着绿色交通，环保出行理念的发展，新能源电动汽车的研究已经成为全球的研究热点，为增加续航里程，必须要求锂离子动力电池具有高的能量密度，从目前的技术来看，通过降低电芯中非活性物质的质量比来提高电池的能量密度，几乎已经达到了技术的极限，采用具有更高能量密度的正负极材料是提高电池能量密度更为有效的技术途径。

在目前的锂离子正极材料中，富锂锰基正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni，Co，Mn…)由于其高电压(＞4.5V)，超高的比容量，可以满足电动汽车对动力电池的高要求，相比于钴酸锂、镍钴锰酸锂正极材料具有很大的成本优势，且材料热稳定性高及环境友好，因而具有广阔的市场前景，被誉为下一代锂离子电池的优先选择。

但由于富锂锰基材料目前存在首次充放电库伦效率低，大倍率放电性能较差，随着循环的进行材料的电压衰减较大等问题，严重制约了富锂锰基材料的进一步商业化应用。

目前富锂锰基正极材料电化学性能较差的主要原因有正极材料粒径分布不均，在循环过程中正极活性物质颗粒发生粉化及脱落，过多的小颗粒增大了比表面积并且与电解液发生副反应等，这些问题最终导致电池性能降低。

目前，富锂锰基正极材料众多的制备方法中，工业化生产中普遍采用的方法是碳酸盐体系共沉淀法制备前驱体，经混锂烧结后获得富锂锰基正极材料。与氢氧化物体系、草酸盐体系相比，碳酸盐体系共沉淀法合成前驱体的条件较为温和，不会出现Mn被氧化而导致前驱体分相的情况，共沉淀过程中不需要采用气氛保护，沉淀物抗氧化性强，在空气中较稳定，该方法可以使前驱体中的Ni、Co、Mn等过渡金属达到原子级别的均匀分布，产品粒径分布均匀，形貌容易控制，电化学性能稳定。但该方法存在前驱体制备、干燥、前驱体与正极材料煅烧耗时较长，制备效率较低的问题，影响了实际的生产的效率。

当前，国家相关政策对锂离子电池的补贴逐年降低，并且要达到中长期电池能量密度目标等因素，倒逼锂电企业加快新材料及其制备方法的探索与改进，在传统材料很难满足要求的情况下，富锂锰基正极材料的研究进程将进一步加速。

综上，开发一种过程简单、可控，电化学性能优异的新型富锂锰基正极材料的制备方法是必要且迫切的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种富锂锰基正极材料的制备方法，该方法简单，且制备的正极材料具有较好电化学性能。

本发明提供了一种富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将锰盐、镍盐、钴盐和含掺杂离子的化合物溶于水中，得到混合盐溶液；将含碳酸根的沉淀剂溶于水中得到沉淀液；将含铵根的络合剂溶于水中得到络合剂溶液；

将混合盐溶液、沉淀液和络合剂溶液混合后在微波辐照下进行共沉淀反应，陈化，得到碳酸盐前驱体；

将所述碳酸盐前驱体在微波烧结窑中干燥和一次恒温煅烧，得到氧化物前驱体；一次恒温煅烧的温度为500～600℃，时间为5～12h；