[发明专利]一种表面双层包覆的富锂锰基正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种表面双层包覆的富锂锰基正极材料及其制备方法，步骤如下：步骤1、制备前驱体混合溶液；步骤2、制备层状晶体结构Li_1.17Ni_0.20Co_0.05Mn_0.58O₂；步骤3、制备碳包覆的Li_1.17Ni_0.20Co_0.05Mn_0.58O₂材料；步骤4、制备表面双层包覆的富锂锰基正极材料。本发明可以有效解决现有的富锂锰基正极材料制成的正极极片存在的充放电效率低、循环性能差和倍率性能差的缺点。材料的初始放电比容量为284.3mAh g^‑1，首次库伦效率为117.25％，表明双包覆有效解决了富锂锰基材料初始的库伦效率低的问题。在第30次循环时电池放电比容量仍然高达269.7mAh g^‑1，且电池的库伦效率基本上保持在97％左右。表明本发明的双包覆方法有效提高了电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种高能量锂离子电池的正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环性能好等特点，被认为是未来电动汽车和混合动力电动汽车领域的清洁能源。阴极是锂离子电池的三个关键部件(即，阴极，阳极，和电解质)中的一个，并确定电池的品质。对较高的能量密度，较低的成本和环保的需求，使富锂层状氧化物(LR-NMC)的电池成为未来的正极材料中最有吸引力的选择。近年来，为了提高富锂锰基正极材料的首次充放电效率和倍率放电性能，主要采用的技术为表面包覆，通过表面包覆抑制氧的释放，减少与电解液的副反应，同时增加表面的导电性，从而改善富锂锰基正极材料的充放电库伦效率低、倍率性能差的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供了一种C和VO₂双包覆富锂锰基正极材料来改善电池性能的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种表面双层包覆的富锂锰基正极材料，所述表面双层包覆的富锂锰基正极材料横向尺寸为2-3μm，纵向尺寸为1μm；所述表面双层包覆的富锂锰基正极材料中，最内层为富锂锰基材料，最外层为氧化钒，在所述富锂锰基材料和氧化钒之间有一层碳层，化学式如下：Li_1.17Ni_0.20Co_0.05Mn_0.58O₂@C@VO₂。

一种表面双层包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，步骤如下：

步骤1、将C₄H₆O₄Ni·4H₂O，C₄H₆O₄Co·4H₂O，C₄H₆MnO₄(Mn(CH₃COO)₂)，LiNO₃按化学计量比称取原料，使得正离子摩尔浓度比为Li:Ni:Co:Mn＝1.17:0.20:0.05:0.58，加入蒸馏水进行搅拌最终形成金属离子的水溶液；将柠檬酸和乙二醇按照物质的量之比为1:4加入到乙二醇中，在60—90℃条件下搅拌溶解，形成柠檬酸/乙二醇混合液；将金属离子的水溶液加入到柠檬酸/乙二醇混合液中搅拌溶解形成前驱体混合溶液；