[发明专利]一种复合材料及其制备方法和锂离子电池正极材料

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种复合材料及其制备方法和锂离子电池正极材料。本发明复合材料的制备方法，包括以下步骤：将锰源、镍源、锂源和钴源的混合物进行第一煅烧处理，得到钴掺杂的镍锰酸锂；将所述钴掺杂的镍锰酸锂与二氧化硅的混合物进行第二煅烧处理。本发明中复合材料的制备方法，通过结合Co掺杂来提高材料稳定性和电子导电性，SiOsubgt;2/subgt;作为包覆剂以提高复合材料的离子导电性和防止HF腐蚀，形成稳定界面；该方法有助于镍氧化物的嵌入，形成含有较少杂相的镍锰酸锂复合材料，能够有效的提高镍锰酸锂复合材料的容量和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种复合材料及其制备方法和锂离子电池正极材料。

背景技术

近年来，随着车企对电池企业的要求日益增高，高比能量、长寿命、低成本的正极材料及其制备的电池被迫切需要。锂离子电池以其工作电压高、比能量大、循环寿命长、污染小等优势备受欢迎。

目前普遍使用的正极材料分别是钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂以及高电压镍锰酸锂等。钴价格昂贵，且钴酸锂、镍钴锰酸锂用于动力电池的安全隐患较大。锰酸锂、镍锰酸锂以及磷酸铁锂是锂离子动力电池较为理想的正极材料。锰酸锂材料虽然成本低，安全性能好，但比容量相对偏低，由于Mn的溶解、Jahn-Teller畸变效应以及晶格的不稳定，导致循环寿命尤其是高温循环性能不理想。研究表明，掺杂可有效改善其高温循环性能，尤其是Ni掺杂的LiNi_0.5Mn_1.5O₄，使得锰的价位高于3.5，能够有效抑制Mn溶解、JahnTeller畸变效应以及晶格的不稳定性，并且放电电压平台高达4.7V，成为一款理想的动力电池正极材料。

此外，为了进一步提高容量和改善循环性能，研究表明，通过控制颗粒大小，小粒径镍锰酸锂材料能够明显提高镍锰酸锂的容量，但其循环性能需要进行提高。目前制备镍锰酸锂的方法主要有两大类，第一类是用镍盐溶液和锰盐溶液按一定的比例混合，然后加入氢氧化物或碳酸盐进行共沉淀形成前驱体再加入锂盐煅烧形成镍锰酸锂。第二类就是用镍的氧化物、锰的氧化物和锂盐进行混合煅烧制备镍锰酸锂。以上两种制备镍锰酸锂的方法中，用镍的氧化物、锰的氧化物和锂盐进行混合煅烧制备镍锰酸锂成本优势非常显著，但对于组成元素复杂的目标产物不适合，根据文献报道的结果，一般由简单的固相球磨法制备得到的镍锰酸锂颗粒较大(7um～16um)，含有较多的杂相成分，比容量不高，材料的充放电曲线很难呈现单一的充放电平台，循环性能较差。究其原因，仍然是原料混合的均匀性不好。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种复合材料的制备方法，以解决现有技术中存在的简单的固相球磨法制备得到的镍锰酸锂颗粒较大，含有较多的杂相成分，比容量不高，材料的充放电曲线很难呈现单一的充放电平台，循环性能较差的技术问题。本发明的制备方法有助于镍氧化物的嵌入，形成含有较少杂相的镍锰酸锂复合材料，可有效提高镍锰酸锂的容量和倍率性能。

本发明的另一个目的在于提供一种复合材料的制备方法制备得到的复合材料；该复合材料不仅具有超强的循环稳定性，而且能够进行超大倍率下充放电。

本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池正极材料，可提升锂离子电池的循环性能和导电性。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将锰源、镍源、锂源和钴源的混合物进行第一煅烧处理，得到钴掺杂的镍锰酸锂；将所述钴掺杂的镍锰酸锂与二氧化硅的混合物进行第二煅烧处理。

优选地，所述锰源包括四氧化三锰；

优选地，所述锰源的粒径D50为2～4μm；

优选地，所述镍源包括氧化镍；