[发明专利]一种高容量镍锰酸锂的制备方法

说明书

本发明涉及一种高容量镍锰酸锂正极材料，属于电池正极材料制备技术领域。制备方法包括以下步骤：(1)通过共沉淀法制备出粒度D50在5~7μm的掺杂的镍锰二元前驱体；(2)然后焙烧，得到掺杂镍锰氧化物前驱体；(3)按化学计量比称取锂源、掺杂镍锰氧化物前驱体和G_bO_c，通过高能球磨的方法制成均匀浆料，然后烘干后在空气气氛中高温烧结，得到掺杂共包覆尖晶石镍锰酸锂正极材料；(4)按快离子导体W:镍锰酸锂的质量比为(0.005~0.01):1，将快离子导体W与镍锰酸锂用高速混料机进行混合，然后烧结，得到所述高容量镍锰酸锂正极材料。本发明通过加入乳化剂可以制备出不易团聚的亚微米级镍锰酸锂，快离子导体包覆的协同作用可以改善镍锰酸锂的比容量、首充和循环性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域。具体涉及一种高容量镍锰酸锂的制备方法。

背景技术

能量密度是判断锂离子电池技术用于混合动力汽车(HEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)应用的关键参数。增加用于锂离子电池中的插层化合物的容量可以改善锂电池的能量密度。然而，设计能够通过多电子反应提供更高容量的新结构是一个很大的挑战。随着电动汽车及电动工具的快速发展，从而对锂离子电池在能量密度和功率密度提出了更高的要求。尖晶石型正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄因具备4.7 V的高电压平台，且具有高的能量密度而使其备受关注。LiNi_0.5Mn_1.5O₄的能量密度为658 Wh/kg，明显较目前商用的动和电池正极材料LiMn₂O₄(440 Wh/kg)，LiFeO₄(590 Wh/kg)高，因此成为目前锂离子电池正极材料研发的热点。LiNi_0.5Mn_1.5O₄尽管具有诸多优点，但在高正电势下会与电解质的氧化反应副反应及存在Li_xNi_1-xO杂质对其工业化生产形成了很大的阻碍。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种高容量镍锰酸锂的制备方法，该材料结构稳定，能够缓解电极材料与电解液之间剧烈的副反应，具有良好的倍率性能好、电化学性能和循环性能。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高容量镍锰酸锂的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1) 按照摩尔比Ni:Mn:M=(23-24.5):(73-74.5):(1-4)将可溶性镍盐、锰盐和M盐混合均匀后配置成混合金属盐溶液，然后将金属盐溶液、氢氧化钠溶液和氨水同时滴加到有N₂保护的反应釜内进行共沉淀反应，待粒度D50为5～7μm且无细粉及大颗粒时停止反应，经陈化，离心，干燥，过筛，除铁，得到掺杂的镍锰二元前驱体；

(2) 在空气气氛中以900-950℃焙烧3-5h，得到掺杂镍锰氧化物前驱体；

(3) 称取锂源、掺杂镍锰氧化物前驱体和G_bO_c，以去离子水为溶剂、聚醇类物质为乳化剂，在行星式球磨机中混合球磨，制成均匀浆料，然后烘干，在空气气氛中以850~900℃高温烧结10~16 h，经冷却、粉碎、筛分得到掺杂共包覆尖晶石镍锰酸锂正极材料；

(4) 按快离子导体W:镍锰酸锂的质量比为(0.005~0.01):1，将快离子导体W与镍锰酸锂用高速混料机进行混合，然后在空气气氛中以550~650 ℃烧结8~12 h，经冷却、粉碎、筛分得到所述高容量镍锰酸锂正极材料;