[发明专利]一种电池电极材料的制备方法及电池电极材料

说明书

本申请公开了一种电池电极材料的制备方法及电池电极材料。本申请的制备方法，包括将锂源或钠源，与过渡金属前驱体混合，加入极性小分子溶剂，获得前驱体混合溶液；将溶液置于微波透过或弱吸收材料制备的容器中，采用微波加热；利用微波直接作用于前驱体混合溶液，加速极性小分子复合的锂离子或钠离子的脱溶剂过程和锂离子或钠离子的插入过程，在低温下快速反应生成电池电极材料。本申请制备方法，利用微波直接作用于前驱体混合溶液，降低反应势垒，加速极性小分子复合的离子的脱溶剂过程和离子插入过程，可在低温下快速生成电极材料。本申请的制备方法，无需高温，反应温和、效率高、能耗低，为电池电极材料制备提供了一种新方案和途径。

技术领域

本申请涉及电池材料领域，特别是涉及一种电池电极材料的制备方法及电池电极材料。

背景技术

自从1991年Sony公司将锂离子电池商品化以来，锂离子电池在人们的生活中发挥着越来越重要的作用，锂离子电池广泛应用于电脑、相机、手机等消费电子产品上。随着锂离子电池从消费电子市场逐渐向运输和电力存储市场转移，新的应用场景对锂离子电池提出了新的要求。特别是目前锂离子电池能量密度只有200Wh Kg^-1左右，无法满足电动汽车的长续航要求。因此，发展高能量密度和低成本的锂离子动力电池，已经成为制约电动汽车行业发展的重中之重。动力电池组成中，电极材料约占电池成本的40％以上，是动力电池最重要的组成部分。

目前，电极材料主要包括具有层状结构的LiCoO₂、三元LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)、富锂Li_1+xTM_1-xO₂；尖晶石结构的LiMn₂O₄和LiNi_0.5Mn_1.5O₂；橄榄石结构的LiFePO₄等。其中，富锂Li_1+xTM_1-xO₂中的TM为Ni/Co/Mn等过渡金属，0x0.3。产业上的主流合成方法是高温固相法。这种方法，需要把各种原料均匀混合，经过大于700℃的高温，以及大于10小时的长时间的烧结，获得最终产物。电极材料的电化学性能对于温度控制和时间控制要求严格，且生产过程中能量消耗极大，还涉及锂盐挥发以及对容器的高温腐蚀等问题。这些问题导致了电极材料生产成本的增加，是目前动力电池价格居高不下的重要原因之一。

因此，如何降低锂离子电池电极材料的生产能耗、提高生产效率，是锂离子电池电极材料生产技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种改进的电池电极材料的制备方法，及其制备的电池电极材料。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种电池电极材料的制备方法，包括将锂源或钠源，与过渡金属前驱体混合，并加入极性小分子溶剂，获得前驱体混合溶液；将前驱体混合溶液放置于微波透过材料或微波弱吸收材料制备的容器中，采用微波加热；利用微波直接作用于前驱体混合溶液，加速极性小分子复合的锂离子或钠离子的脱溶剂过程和锂离子或钠离子的插入过程，从而在低温下快速反应生成本申请的电池电极材料。