[发明专利]一种尖晶石型镍锰酸锂、其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种尖晶石型镍锰酸锂、其制备方法和锂离子电池，所述尖晶石型镍锰酸锂的化学通式为[Li_xNi_aMn_bM_cO₄]·[N_dO_e]_f，所述尖晶石型镍锰酸锂包括镍锰酸锂内核Li_xNi_aMn_bM_cO₄和N_dO_e包覆层；1.00≤x≤1.12，0.45≤a≤0.55，1.45≤b≤1.85，0.001≤c≤0.050，a+b+c＝2，d和e满足NdOe化合价平衡，f＜0.1；M包括Cr、Al、Zr、V、Ti、Mo、Ru、Mg、Nb、Ba、Si、P、W、Co、Cu和Zn中的至少一种；N包括Al、Zn、Zr、Bi、Mg、B、Nb、Si和P中的至少一种。通过掺杂和包覆，显著提高了镍锰酸锂的比容量、首效和循环性能。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，涉及一种尖晶石镍锰酸锂、其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随电动汽车的发展，对电池正极材料的要求越来越高，尖晶石镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料具有较高电压平台(4.7V)，使得其能量密度高达650Wh/kg，具有应用于高能量密度锂离子电池的潜力。但尖晶石镍锰酸锂中的过渡金属容易与电解液中的HF反应从而造成尖晶石镍锰酸锂的溶解，影响了电池的容量及循环性能，为了实现尖晶石镍锰酸锂正极材料在电动汽车中的大规模应用，需对尖晶石镍锰酸锂进行改性提高其电化学性能。

CN101859895A公开了一种提高锂离子电池正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄电化学性能的方法，该方法采用硝酸铬的乙醇水溶液，结合超声和水浴方法对LiNi_0.5Mn_1.5O₄的表层掺杂Cr³⁺，即得到了高电化学性能的锂离子电池正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄。但是，该方法的在液相中合成产物，存在水污染问题，不利于工业化生产，而且表层掺杂对于性能的改善有限。

CN108023081A公开了一种Al掺杂改性的镍锰酸锂正极材料的制备方法，该方法采用将氧化铝粉末与镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料混合，在无水乙醇中超声处理后，将混合料烘干、烧结，得到Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi_0.45Al_0.05Mn_1.5O₄正极材料粉末。但是，该专利使用无水乙醇，实验需在防爆环境和防爆设备中进行，具有一定的危险性，同样不利于工业化生产，同时，由于该方法将铝与已合成的镍锰酸锂混合，容易出现铝不能更好的掺到正极材料内部，甚至可能只是表面包覆的效果，对于产品性能的改善效果有限。因而，有必要提供一种对镍锰酸锂的改性工艺，提升其容量、首效和循环性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种尖晶石镍锰酸锂、其制备方法和锂离子电池。本发明通过采用特定的元素对镍锰酸锂进行掺杂和包覆，可以提高得到的尖晶石型镍锰酸锂的容量、首效和循环性能。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：