[发明专利]一种低电压迟滞的O2型富锂锰基正极材料的合成方法

说明书

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种低电压迟滞的O2型富锂锰基正极材料的合成方法。本发明的O2型富锂锰基正极材料的化学通式为Li_0.75[Li_xM_y]O₂，其中M为过渡金属原子，0x≤1，x+y＝1；所述O2型富锂锰基正极材料可采用共沉淀法+熔融盐离子交换法或固相烧结法+熔融盐法合成得到。本发明的合成方法较为简单，反应高度可逆，所合成的O2型锂离子电池富锂锰基正极材料形貌均匀稳定，样品压实密度高，且基本不产生尖晶石相变，且所合成的材料性能优异，充放电的电压迟滞为250mV，节约充电能源，富锂量相对较低且不含Co，节约成本。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种低电压迟滞的O2型富锂锰基正极材料的合成方法。

背景技术

随着对锂离子电池性能的需求水涨船高，目前已经商业化的锂离子电池已不能很好地满足市场需求，因此亟需提高锂离子电池的能量密度。正极材料作为锂离子电池中的锂源，对电池的电压具有决定性的作用，因此发展高理论比容量与高电压的正极材料是提高锂离子电池能量密度的有效路径之一。当前，已进入市场的正极材料主要有LiCoO₂、LiFePO₄和Li[Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3]O₂等，但由于受到放电机理的制约，现有的正极材料的可用比容量均低于200mAh/g(LiCoO₂：140mAh/g，LiFePO₄：170mAh/g，Li[Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3]O₂：194mAh/g)，且上升空间不大，因此需要发展具有更高比容量的正极材料。

富锂锰基氧化物正极材料的化学式可写作Li[Li_aTM_b]O₂(0a1，a+b＝1，TM＝Ni，Co，Mn等)或者xLi₂MnO₃-(1-x)LiTMO₂(0x1，TM＝Ni，Co，Mn等)，其理论比容量在300mAh/g以上，但实际的可用比容量只有250mAh/g以上。同时，由于Ni和Mn等主要过渡金属原料价格低廉，且平均放电电压在3.5V以上，使富锂锰基氧化物正极材料也具有较高的放电电压。虽然富锂锰基正极材料有着较高的理论容量及放电电压，但其充放电过程中的产生的氧气释放效应以及过渡金属离子迁移引起的尖晶石相变会导致材料的放电容量以及放电电压持续衰减，从而使富锂锰基材料的应用受到了极大的限制。

为实现富锂锰基材料的商业化，解决材料过渡金属迁移问题并且实现氧离子的可逆氧化，经过研究学者们的努力，目前已研制出具有极高循环稳定性和较高比容量的O2型富锂锰基氧化物。然而，这些O2型富锂锰基氧化物仍然存在充放电过程中电压迟滞的问题，因此，亟需提供具有较低充放电电压迟滞的锂离子电池正极材料的合成方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种O2型富锂锰基正极材料的合成方法，所合成的正极材料具有较低的充放电电压迟滞。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供了一种低电压迟滞的O2型富锂锰基正极材料的合成方法，所述O2型富锂锰基正极材料的化学通式为Li_0.75[Li_xM_y]O₂，其中M为过渡金属原子，0x≤1，x+y＝1，所述O2型富锂锰基正极材料的合成采用固相烧结法+熔融盐法，具体包括以下步骤：

步骤1、将过渡金属盐与钠源、锂源充分研磨后在空气中于500-600℃下预烧1-3h，再升温到800-1000℃煅烧7-10h，得到含钠中间体；