[发明专利]锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

在锂离子电池诸多正极材料中，尖晶石LiMn₂O₄以其低成本、无毒、高能量密度等特点受到了广泛的关注，但LiMn₂O₄存在着循环性能差和高温性能差等缺陷。目前，为克服所述缺陷，研究者采用其它元素部分取代Mn形成LiM_xMn_2?xO₄ (M= Co, Cr, Ni, Fe, Cu等)来改善锂离子电池的性能。其中，尖晶石镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄以其优异的性能（理论容量146.7mAh/g，放电平台电压4.7V vs Li/Li⁺）受到广泛关注。但是，LiM_xMn_2?xO₄在循环过程中容易因高压导致电解液的氧化分解。此外，在合成LiM_xMn_2?xO₄的过程中，当温度高于600℃时，容易出现氧缺陷造成Li_xNi_1-xO杂相的出现，导致充放电过程中相变严重，电化学性能恶化。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能抑制Li_xNi_1-xO杂相的锂离子电池正极材料及其制备方法。

一种锂离子电池正极材料，该正极材料的化学通式为Li_xNi_0.5-yMg_yMn_1.5O₄，0.95≤x≤1.05，0.01<y≤0.04。

一种锂离子电池正极材料的制备方法，其包括：分别提供可溶于一液相溶剂的一镍(Ni)源、一锰(Mn)源及一镁(Mg)源；将所述镍源、锰源及镁源溶于所述液相溶剂中形成一含有Ni⁺、Mn²⁺及Mg²⁺的混合溶液，其中，所述镍源、锰源和镁源按照Ni:Mn:Mg的摩尔浓度比为(0.5-y):1.5:z混合，且0.01<y≤0.04，z>y；在所述混合溶液中加入沉淀剂，使所述Ni⁺、Mn²⁺及Mg²⁺共沉淀，得到一共沉淀物；从所述混合溶液中分离提纯该共沉淀物得到前驱体Ni_(0.5-y)/2Mg_y/2Mn_0.75CO₃，烧结该前驱体，得到前驱体氧化物Ni_(0.5-y)/2Mg_y/2Mn_0.75O；将该前驱体氧化物与一锂源均匀混合后进行烧结，得到正极材料Li_xNi_0.5- y Mg_yMn_1.5O₄，其中，0.95≤x≤1.05。

相较于现有技术，本发明的锂离子电池正极材料及其制备方法，通过加入过量的Mg部分取代Ni，且通过共沉淀法实现Mg、Ni、Mn原子级别的混合，从而可以有效避免Li_1-xNi_xO杂相的出现，提高循环性能。另外，在锂离子电池反应过程中，由于取代部分Ni离子的Mg离子不参加氧化还原反应，故，可以提高该正极材料的结构稳定性。此外，该锂离子电池正极材料的粒径大小可控。该锂离子电池正极材料的制备方法还具有方法简单，成本低廉等特点。

附图说明

图1本发明实施例的锂离子电池正极材料制备方法流程图。

图2是本发明实施例1-2及对比例1-2合成的正极材料的X射线衍射(XRD)谱图。

图3是图2的局部放大图。

图4是本发明实施例1合成的正极材料LiNi_0.48Mg_0.02Mn_1.5O₄的扫描电镜 (SEM)图。

图5是本发明实施例1合成的正极材料LiNi_0.48Mg_0.02Mn_1.5O₄在不同电流密度下的倍率放电曲线。

具体实施方式