[发明专利]一种补锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种补锂正极材料及其制备方法，该补锂正极材料的制备方法包括如下步骤：将乙酸镍、乙酸锰和乙酸锂加到正极材料溶液中，调节pH，加热，冷却后固液分离，将所得固相洗涤，干燥得第一中间产物；将所述第一中间产物先升温至360～500℃预烧结3～6h，再升温至700～900℃烧结9～15h，冷却至室温，得第二中间产物；将所述第二中间产物与碳源水溶液混合均匀，烘干，高温煅烧得所述补锂正极材料。本申请的补锂正极材料的制备方法操作过程简单，通过微波辅助水热法，能够使补锂材料均匀地包覆在电极材料的表面，制备得到的补锂正极材料具有较好的补锂效果，制备过程中不会发生絮凝现象。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种补锂正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，锂离子电池受到业界和政府资助机构的广泛关注，在这一领域的研究也越来越多。锂离子电池在进行首次充放电时，电解液会与电极材料在界面上发生反应，形成一层“固体电解质界面膜”，简称SEI膜。SEI膜的形成消耗了部分锂离子，使得其在首次充放电中不可逆容量增加，降低了电极材料的首次库伦效率，进而导致锂离子电池能量密度的降低。

补锂工艺可以解决锂离子电池的容量损失问题，补锂工艺分为正极补锂工艺和负极补锂工艺两种方式。负极补锂工艺是通过锂粉或锂箔进行补锂，是一种最为常见的补锂方法。电池在注液后这些金属锂迅速与负极反应，嵌入到负极材料之中，从而提升材料的首次库伦效率。但是金属锂十分活泼，能与水产生剧烈的反应，因此负极补锂对工艺环境的要求十分严格，生产成本也较高。正极补锂工艺是在正极匀浆的过程中，向其中添加少量的补锂材料，在充电的过程中，多余的锂从这些高容量正极材料中脱出，嵌入到负极中补充首次充放电的不可逆容量。然而，现有的正极补锂工艺是直接将补锂材料与电极材料混合，在混合过程中易发生絮凝现象，补锂材料较难均匀分散在电极浆料中，因此限制了正极补锂技术的商业化应用。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种补锂正极材料及其制备方法，本申请的补锂正极材料的制备方法能够使补锂成分在电极材料表面均匀地包覆，制备得到的补锂正极材料能够直接用作锂离子电池的正极材料，避免了补锂材料与电极材料混合发生絮凝现象的情况，克服了现有技术的缺陷。该制备方法制备得到的补锂正极材料能够有效减少在首次充放电过程中电池的容量损失问题。

为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本申请第一方面提供了一种补锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

将乙酸镍、乙酸锰和乙酸锂加到正极材料溶液中，调节pH至7～9，加热至130～220℃，保持5～60min，冷却后固液分离，将所得固相洗涤，干燥得第一中间产物；

将所述第一中间产物先升温至360～500℃烧结3～6h，再升温至700～900℃烧结9～15h，冷却至室温，得第二中间产物；

将所述第二中间产物与碳源水溶液混合均匀，烘干，于500～1000℃高温煅烧1～6h得所述补锂正极材料。

本申请实施例所示的方案，首先将乙酸镍、乙酸锰和乙酸锂加到正极材料溶液中，通过限定加热的终点温度范围以及限定pH范围，可以保证乙酸镍、乙酸锰和乙酸锂在正极材料的表面充分反应，并且能够均匀的包覆在正极材料的表面；然后将第一中间产物先升温至360～500℃进行预烧结，可以除去第一中间产物中的有机物，生成由正极材料以及包覆于其表面的补锂成分组成的补锂材料前驱体，再升温至700～900℃进行高温烧结，能够使包覆在正极表面的补锂成分具有较好的结晶度，颗粒分布更加均匀，进而达到较好的补锂效果；最后，将补锂材料前驱体进行碳包覆，能够使所得补锂正极材料的倍率性能和循环性能进一步提高。本申请的补锂正极材料的制备方法操作过程简单，能够使补锂成分均匀地包覆在电极材料的表面，并且补锂成分结晶度较好，颗粒分布均匀，能够有效减少在首次充放电过程中电池的容量损失问题，能够直接用作锂离子电池的正极材料，避免了补锂材料与电极材料混合发生絮凝现象的情况，克服了现有技术的缺陷。