一種鋰離子電池正極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動汽車、混合電動汽車和大容量儲能電池的發(fā)展需求，人們對鋰離子電池的能量密度和功率密度提出了更高的要求。鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張與發(fā)展必然帶動電極材料的需求與發(fā)展，相比于負(fù)極材料，正極材料長期以來由于價(jià)格偏高、比容量及電位偏低而成為制約鋰離子電池被大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸，正極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一，研究開發(fā)具有高電位正極材料是提高鋰離子電池能量密度的主要途徑之一。
[0003]尖晶石型LiN1.5Μηι.5θ4正極材料具有4.7V放電電壓平臺、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)性能好、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前備受關(guān)注的鋰離子電池正極材料。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，鋰離子電池正極材料存在著均一1性差以及合成時間長的技術(shù)缺陷，不易于工業(yè)生產(chǎn)。
[0004]因此，研發(fā)出一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，鋰離子電池正極材料存在著均一性差以及合成時間長的技術(shù)缺陷，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，鋰離子電池正極材料存在著均一1性差以及合成時間長的技術(shù)缺陷。同時，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，還有著易于工藝生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料，所述鋰離子電池正極材料為:LiMxN1.5—ο.5xMm.5—ο.5x04@C;其中，0〈x < 0.2，Μ選自 Cr、Fe、Al、Ga和Zr中的任意一種。
[0007]優(yōu)選地，所述鋰離子電池正極材料的原料為:M源化合物、鎳鹽、錳鹽、鋰鹽和碳源溶液。
[0008]優(yōu)選地，以質(zhì)量份計(jì)，所述鋰離子電池正極材料的原料為:M源化合物X份、鎳鹽0.5-0.5x份、錳鹽1.5-1.5x份、鋰鹽1.05份和碳源溶液lwt%_3wt%。
[0009]優(yōu)選地，所述M源化合物為含有金屬M(fèi)的氯化鹽、硝酸鹽和硫酸鹽。
[0010]優(yōu)選地，所述鎳鹽選自:醋酸鎳、草酸鎳、硫酸鎳和硝酸鎳中的任意一種;所述錳鹽選自:醋酸錳、草酸錳、硫酸錳和硝酸錳中的任意一種;所述鋰鹽選自:醋酸鋰、草酸鋰、碳酸鋰和硝酸鋰中的任意一種;所述碳源選自:蔗糖、葡萄糖、石墨烯和乙炔黑中的一種或多種。
[0011]本發(fā)明還提供了一種包括以上任意一項(xiàng)所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，所述制備方法為:步驟一、M源化合物、鎳鹽和錳鹽混合后研磨，得第一產(chǎn)物;步驟二、所述第一產(chǎn)物熱分解，得第二產(chǎn)物;步驟三、所述第二產(chǎn)物與鋰鹽混合后研磨，煅燒，得第三產(chǎn)物；步驟四、所述第三產(chǎn)物退火，得第四產(chǎn)物;步驟五、所述第四產(chǎn)物與碳源溶液混合后分散，保護(hù)氣通氣保護(hù)的條件下干燥，冷卻得產(chǎn)品。
[0012]優(yōu)選地，所述熱分解的溫度為400?500°C，所述熱分解的時間為5?6h。
[0013]優(yōu)選地，所述煅燒的溫度為700?850°C，所述煅燒的時間為10?12h。
[0014]優(yōu)選地，所述退火的溫度為500?650°C，所述退火的時間為10?12h。
[0015]優(yōu)選地，所述干燥的溫度為200?4000C，所述干燥的時間為3?6h，所述保護(hù)氣選自:氮?dú)饣驓鍤狻?br>[0016]綜上所述，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料，所述鋰離子電池正極材料為:LiMxN1.5—0.5xMm.5—0.5x04@C;其中，0〈χ<0.2，Μ 選自 Cr、Fe、Al、Ga 和Zr 中的任意一種。本發(fā)明還提供了一種包括以上任意一項(xiàng)所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，所述制備方法為:步驟一、M源化合物、鎳鹽和錳鹽混合后研磨，得第一產(chǎn)物；步驟二、所述第一產(chǎn)物熱分解，得第二產(chǎn)物;步驟三、所述第二產(chǎn)物與鋰鹽混合后研磨，煅燒，得第三產(chǎn)物;步驟四、所述第三產(chǎn)物退火，得第四產(chǎn)物;步驟五、所述第四產(chǎn)物與碳源溶液混合后分散，保護(hù)氣通氣保護(hù)的條件下干燥，冷卻得產(chǎn)品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定可得，本發(fā)明提供的制備方法制得的鋰離子電池正極材料，與現(xiàn)有技術(shù)比，具有均一性好以及制備時間短的優(yōu)點(diǎn)。解決了現(xiàn)有技術(shù)中，鋰離子電池正極材料存在著均一"性差以及合成時間長的技術(shù)缺陷。同時，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，還有著生產(chǎn)成本低、易于工藝生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為實(shí)施例1制得的產(chǎn)品I的XRD圖；
[0019]圖2為實(shí)施例1制得的產(chǎn)品I在0.1C下的充放電曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，鋰離子電池正極材料存在著均一1性差以及合成時間長的技術(shù)缺陷。同時，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，還有著易于工藝生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]為了更詳細(xì)說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，進(jìn)行具體地描述。
[0023]實(shí)施例1
[0024]本實(shí)施例提供了制備LiCrQ.Q5Ni().475Mm.47504@C的具體實(shí)施例，本實(shí)施例中，M為Cr，X為0.05。
[0025]稱取0.05mol硫酸鉻、0.475mol硝酸鎳和1.475mol硝酸錳混合后研磨，得第一產(chǎn)物
I。第一產(chǎn)物I在馬弗爐中，400°C的條件下熱分解5h，得第二產(chǎn)物I。第二產(chǎn)物I與Imol硝酸鋰混合后研磨，在馬弗爐中，700 °C的條件下煅燒1h，得第三產(chǎn)物I ；第三產(chǎn)物I隨爐降溫至500°c，保溫退火10h，得第四產(chǎn)物I;第四產(chǎn)物I與^^%碳源溶液(乙炔黑)混合后分散，將漿料移至保護(hù)氣氛爐中，在200°c下干燥3h，保護(hù)氣為氬氣，隨爐冷卻，得產(chǎn)品I。
[0026]測定產(chǎn)品I的XRD圖，所得結(jié)果請參閱圖1。
[0027]測定產(chǎn)品I在0.1C下的充放電曲線，所得結(jié)果請參閱圖2。
[0028]實(shí)施例2
[0029]本實(shí)施例提供了制備LiFe0.1N1.^MnnCkOC的具體實(shí)施例，本實(shí)施例中，M為Fe，x為0.1。
[0030]稱取0.1mol硝酸鐵、0.45mol硝酸鎳和1.45mol硝酸錳混合后研磨，得第一產(chǎn)物2。第一產(chǎn)物2在馬弗爐中，450 °C的條件下熱分解5.5h，得第二產(chǎn)物2。第二產(chǎn)物2與Imol硝酸鋰混合后研磨，在馬弗爐中，800°C的條件下煅燒llh，得第三產(chǎn)物2;第三產(chǎn)物2隨爐降溫至600°C，保溫退火llh，得第四產(chǎn)物2;第四產(chǎn)物2與2^%碳源溶液(葡萄糖)混合后分散，將漿料移至保護(hù)氣氛爐中，在300°C下干燥4h，保護(hù)氣為氮?dú)?，隨爐冷卻，得產(chǎn)品2。
[0031]實(shí)施例3
[0032]本實(shí)施例提供了制備LiAlQ.15NiQ.425Mm.42504@C的具體實(shí)施例，本實(shí)施例中，M為Al，X為0.15。
[0033]稱取0.15mol氯化鐵、0.425mol硝酸鎳和1.425mol硝酸錳混合后研磨，得第一產(chǎn)物
3。第一產(chǎn)物3在馬弗爐中，450°C的條件下熱分解6h，得第二產(chǎn)物3。第二產(chǎn)物3與Imol硝酸鋰混合后研磨，在馬弗爐中，800°C的條件下煅燒llh，得第三產(chǎn)物3;第三產(chǎn)物3隨爐降溫至600°C，保溫退火llh，得第四產(chǎn)物3;第四產(chǎn)物3與3的％碳源溶液(乙炔黑)混合后分散，將漿料移至保護(hù)氣氛爐中，在200°C下干燥4h，保護(hù)氣為氬氣，隨爐冷卻，得產(chǎn)品3。
[0034]實(shí)施例4
[0035]本實(shí)施例提供了制備LiGauN1iMnuCkOC的具體實(shí)施例，本實(shí)施例中，M為Ga，x為0.1。
[0036]稱取0.1mol硝酸鎵、0.45mol硝酸鎳和1.45mol硝酸錳混合后研磨，得第一產(chǎn)物4。第一產(chǎn)物4在馬弗爐中，5000C的條件下熱分解6h，得第二產(chǎn)物4ο第二產(chǎn)物4與ImoI硝酸鋰混合后研磨，在馬弗爐中，850°C的條件下煅燒12h，得第三產(chǎn)物4;第三產(chǎn)物4隨爐降溫至650°C，保溫退火12h，得第四產(chǎn)物4;第四產(chǎn)物4與1.5?七％碳源溶液(石墨烯)混合后分散，將漿料移至保護(hù)氣氛爐中，在400°C下干燥6h，保護(hù)氣為氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，隨爐冷卻，得產(chǎn)品4。
[0037]實(shí)施例5
[0038]本實(shí)施例提供了制備LiZrQ.2NiQ.4Mm.404@C的具體實(shí)施例，本實(shí)施例中，M為Zr，x