一种层间掺杂碱土金属的钴酸锂电池材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种用碱土金属离子掺杂取代锂离子的新型层间掺杂钴酸锂正极材料及其熔盐离子交换反应制备方法，该正极材料的化学组成为Li_1-2β(A_E)_βCoO₂(A_E＝Mg，Ca)。其制备方法是，先采用柠檬酸溶胶-凝胶方法制备出粒径细小均一的层状钴酸锂LiCoO₂前驱体，再通过熔盐离子交换反应将层状钴酸锂中的部分锂离子用碱土金属离子Mg²⁺或Ca²⁺代替，然后通过焙烧均质使锂离子与碱土金属离子均匀分布在由CoO₂构成的主体层板的夹层，获得层间掺杂钴酸锂。该钴酸锂正极材料在充放电循环过程中，锂离子Li⁺能够可逆脱嵌，而碱土金属离子Mg²⁺，Ca²⁺不会脱出，在层板夹层起到稳定支撑作用，保持电极材料的层状结构特征，因此层间掺杂钴酸锂电极材料在充放电循环过程中具有更稳定的结构、更好的抗过充电性能、更高的比容量及更佳的电化学循环性能。

主权项

1一种层间掺杂碱土金属的钴酸锂电池材料，化学组成通式为Li_1-2β(A_E)_βCoO₂，式中A_E为碱土金属元素Mg、Ca中的一种，且0.02≤β≤0.05；钴与氧以共价键结合，构成CoO₂主体层板，锂离子及碱土金属离子位于主体层板夹层，与带负电的主体层板以离子键结合，具有典型的α-NaFeO₂型层状结构，属六方晶系，空间群。