一种高容量锂离子电池正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种高容量锂离子电池正极材料的制备方法，该正极材料的活性物质的化学式为Li_1.02Ni_1-x-y-zMn_xGe_yNb_zO₂，其中：x=0.2-0.25，y=0.15-0.18，z=0.05-0.1，该方法包括如下步骤：（1）溶胶法制备活性物质前驱体，（2）固相烧结法制备活性物质Li_1.02Ni_1-x-y-zMn_xGe_yNb_zO₂，（3）表面钡改性。本发明制备的正极材料，采用湿法制备和固相烧结法结合以获取高镍、高比表面积的活性物质，以获取高能量密度，并使用Ge、Nb掺杂并通过表面钡改性以提高材料的高温循环稳定性，使得该材料具备较高的比容量和高温电化学稳定性。因此该复合材料在用于锂离子电池时，尤其是在高温应用场合时，具有较高容量和较长使用寿命。

主权项

一种高容量锂离子电池正极材料的制备方法，该正极材料的活性物质的化学式为Li_1.02Ni_1‑x‑y‑zMnxGeyNbzO2，其中： x=0.2‑0.25，y=0.15‑0.18，z=0.05‑0.1，该方法包括如下步骤：（1）溶胶法制备活性物质前驱体首先蔗糖溶解到蒸馏水中，配制得到蔗糖的浓度为1.5‑2.5mol/L的蔗糖溶液，加入0.2‑0.5mol/L的氨水，氨水加入体积为蔗糖溶液的1/3‑1/2，搅拌，然后按摩尔比1‑x‑y‑z∶x加入C₁₂H₂₂NiO₁₄和MnCl₂，在60‑65℃，连续匀速搅拌1‑2h，即形成均匀的复合糖溶胶，所述加入的C₁₂H₂₂NiO₁₄与糖的物质的量之比为1∶3‑1：5；将糖溶胶在室温下真空陈化2‑3h，然后置于恒温干燥箱中，梯度升温干燥形成稳定前驱体，即在50‑55℃，恒温6‑8h，然后升温到200‑220℃，恒温2‑4h，取出热糖溶胶体系冷却至室温，即获得前躯体；（2）固相烧结法制备活性物质Li_1.02Ni_{1‑x‑y‑z}Mn_xGe_yNb_zO₂将上述前驱体、氢氧化锂、氢氧化锗和氢氧化铌按照摩尔比1.02:1‑y‑z：y：z球磨混合充分后放在管式炉中，在氧气气氛下，在750‑800℃下焙烧10‑15h，自然降温至室温，球磨过筛，制得活性物质Li_1.02Ni_{1‑x‑y‑z}Mn_xGe_yNb_zO₂；（3）表面钡改性配制浓度为0.1‑0.2mol/L的硫酸钡溶液，将上述活性物质Li_1.02Ni_{1‑x‑y‑z}Mn_xGe_yNb_zO₂加入所述硫酸钡溶液中，形成混合物，将浓度为1‑2mol/L的磷酸氢二铵溶液加入该混合物进行反应，使该正极活性物质颗粒表面形成磷酸钡层，其中该磷酸铬包覆层在该正极复合材料颗粒中的质量百分比为2‑3%，在400‑450℃下热处理该表面具有磷酸铝层的活性物质颗粒4‑6h，得到正极材料。