[发明专利]一种锂离子电池富锂正极材料的制备方法

摘要

本发明提出了一种制备富锂正极材料Li[LixMnyM(1-x-y)]O2(0＜x，y＜0.5，M＝Mn0.5Ni0.5或M＝Mnx’Niy’Co(1-x’-y’)，0＜x’，y’＜0.5)的方法。首先，利用水热辅助草酸盐共沉淀法制备稳定的前驱体，这样可以避免二价锰(II)在溶液中被空气氧化，最后得到Ni、Co和Mn等金属元素达到原子级均匀分布的草酸盐固溶体，并使得制备的富锂正极材料具有很高的电化学活性；其次，利用原位还原氧化石墨烯的方法，在富锂材料表面均匀包覆一层具有高电导率的石墨烯材料，可以明显改善富锂材料的倍率性能和循环稳定性能。该制备方法在反应过程不用惰性气体保护，简化了反应，节省了成本；所制备的富锂正极材料颗粒均匀，电化学活性高，比容量大于250mAh/g；产物倍率性能和循环稳定性能良好；该制备方法工艺重复性好，不同批次制备的材料物化性能波动很小。

主权项

一种锂离子电池富锂正极材料的制备方法，其特征在于：将镍盐、钴盐和锰盐以一定化学计量比溶于去离子水中，搅拌，得到均匀的混合溶液；按镍盐、钴盐和锰盐中金属离子的总摩尔数，称取含相同摩尔数草酸根离子的草酸或者可溶性的草酸盐，溶于去离子水中得到第二种水溶液；将上述两神水溶液等体积均匀的滴入不断搅拌的反应器中，充分混合后将反应器密封，置于100～200℃烘箱中，继续反应3～24小时，冷却，得到镍钴锰分布均匀的草酸盐共沉淀物，在沉淀过程中，溶液的pH值控制在4～8.5之间；共沉淀物经过滤、洗涤、干燥后与一定化学计量比的锂盐均匀混合得到前躯体，在空气氛围中将前躯体先在400～600℃下恒温预烧3～8小时，然后压成片状，再在700℃～950℃温度下烧结6～18小时得到富锂氧化物Li[LixMnyM(1‑x‑y)]O2(0＜x，y＜0.5，M＝Mn0.5Ni0.5或M＝Mnx’Niy’Co(1‑x’‑y’)，0＜x’，y’≤0.5)；将富锂氧化物研磨成粒径在0.1～1μm的粉末，运用超声处理，将粉末均匀分散在浓度为0.1～10mg/ml的氧化石墨烯水溶液中，然后加入一定化学计量比的维生素C水溶液，搅拌，使氧化石墨烯在富锂氧化物粉末表面原位还原成石墨烯，经过滤、洗涤和干燥，得到锂离子电池富锂正极材料。