[发明专利]一种复合富锂锰基正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合富锂锰基正极材料及其制备方法，属于化学储能电池领域。所述正极材料是具有核壳结构的复合材料，利用络合的方法在富锂锰基正极材料的表面制备出沉积厚度均匀的NaZr₂(PO₄)₃包覆层；而且通过改变NaZr₂(PO₄)₃和富锂锰基正极材料的质量比，可以得到不同形貌、结构及排布的包覆层。NaZr₂(PO₄)₃包覆层的存在对Li⁺的迁移扩散有不同程度的改善，进而表现出不同程度的电化学性能提升；本发明所述的复合富锂锰基正极材料能够实现电池的高倍率充放电，提高电池的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种复合富锂锰基正极材料及其制备方法，属于化学储能电池领域。

背景技术

当今世界面对的根本问题就是能源和环境。这两个问题关乎着我们人类自身的生存，同时，又处处制约着我们的发展。作为传统化石能源最大的贡献之一，汽车在带给人们便捷出行的同时，也造成了空气污染、噪声污染、交通拥堵等一系列的问题。为了解决这些问题，近年来，新能源电动汽车越来越多的进入了我们的生活。随着电动汽车的普及，锂离子电池作为电动汽车的动力来源，其性能正亟待提升，国家提出到2020年，锂离子动力电池单体比能量提升至200Wh/Kg，成本降至0.8元/瓦时以下。为达到这一目标，新一代高容量正极材料的开发刻不容缓。

富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂作为一种仍处于研究阶段的新型正极材料，具有比容量高、成本低和环境友好等特点，是最有潜力可以满足国家2020年目标的锂离子电池正极材料之一。然而，富锂锰基正极材料仍面临许多问题，其中首先应该提升的就是它的倍率性能，倍率性能也是动力电池能否提供足够动力的关键。而提升材料倍率性能的关键，就在于提升富锂材料中锂离子的迁移速率，为锂离子提供更多的扩散通道。

Thackeray等人利用在富锂正极材料表面包覆无定型LiNiPO₄的方法，降低材料表面和电解液之间的阻抗，从而提高材料的倍率性能(Kang,S.-H.；Thackeray,M.M.Electrochemistry Communications 2009,11(4),748-751.)。从上述研究可以看出，表面包覆这种改性方法既可以保留富锂锰基正极材料的优点，又能够提升其倍率性能。但是无定型LiNiPO₄包覆层的结构不够稳定，导电性较差。因此，选择一种合适的包覆材料以及相应的包覆方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合富锂锰基正极材料及其制备方法，采用NaZr₂(PO₄)₃对Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂表面进行包覆处理，包覆层NaZr₂(PO₄)₃的存在可以保护本体富锂材料不受电解液侵蚀，有助于减小在电化学反应过程中的极化现象，所制备的复合富锂锰基正极材料具有良好的高倍率充放电性能以及循环稳定性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种复合富锂锰基正极材料，所述正极材料是具有核壳结构的复合材料，Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂为核材料，NaZr₂(PO₄)₃为表面包覆层。

所述Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂的粒径优选0.1μm～0.4μm。