一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料及其制备方法，所述高压锂离子电池正极材料为核壳结构，其核层材料为LiNi0.5-xMxMn1.5O4，其中x为0.002~0.12，M=Co、Al、Cr、Cu或Fe；壳层材料为LiNi0.5Mn1.5O4，壳层材料占核层材料的质量分数为2~20%。其制备方法为：通过共沉淀法制备核壳结构的前驱体，然后经高温煅烧和退火处理制备核壳结构的高压锂离子电池正极材料。该材料中核层材料通过掺杂高价态元素，使部分锰的化学价由正四价降为正三价，三价锰的存在提高了材料的倍率性能，并且由于掺杂元素在高电压充放电范围内参与反应，材料容量并未降低。壳层材料不含Mn3+，避免了三价锰引起的锰的溶解问题，提高了材料循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料
，涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，尤其涉及一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
为应对世界性的能源危机，各国政府积极推动以电动汽车为主的新能源汽车的发展。动力电池是电动汽车的重要组成部分，直接影响着电动汽车性能。锂离子电池有工作电压高、无记忆效应、自放电率小、能量密度大和循环寿命长的显著优点，作为动力电池，有广泛的应用前景。在锂离子电池正极材料中，尖晶石型正极材料LiNi0.5Mn1.5O4具有4.7V的高放电平台和147 mAh/g的高理论比容量，并且成本廉价，对环境友好。镍锰酸锂可兼容电压较高的负极材料来提高电池安全性，并且使锰的价态提高到正四价，减小了锰的溶解和姜泰勒效应，从而有效减少了循环中的容量衰减，并且因此其作为动力电池正极材料具有广泛的应用前景。目前尖晶石型镍锰酸锂的制备方法主要有固相法和液相法等。固相法制备工艺简单，是制备LiNi0.5Mn1.5O4的常用方法，将一定比例的锂源、镍源和锰源球磨混合，然后进行煅烧，此方法制备的材料不均一，颗粒尺寸大，高的焙烧温度会导致杂质和三价锰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料，其特征在于所述高压锂离子电池正极材料为核壳结构，其核层材料为LiNi0.5‑xMxMn1.5O4 ，其中x为0.002~0.12，M= Co、Al、Cr、Cu或Fe；壳层材料为LiNi0.5Mn1.5O4，壳层材料占核层材料的质量分数为2~20%。

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料，其特征在于所述高压锂离子电池正极材料为核壳结构，其核层材料为LiNi0.5-xMxMn1.5O4 ，其中x为0.002~0.12，M= Co、Al、Cr、Cu或Fe；壳层材料为LiNi0.5Mn1.5O4，壳层材料占核层材料的质量分数为2~20%。
2.根据权利要求1所述的一种核壳结构的高压锂离子电池正极材料，其特征在于所述壳层厚度为0.01~2μm。
3.一种权利要求1或2所述核壳结构的高压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下：
一、按摩尔比Mn:Ni:M = 1.5 : 0.5-x : x称取锰源、镍源和含M的化合物，其中x为0.002~0.12，溶于去离子水得到溶液A；
二、向溶液A中加入一定量的沉淀剂溶液，沉淀剂与金属盐摩尔比为1~2.5，得到悬浊液B；
三、按摩尔比Mn:Ni = 3称取锰源和镍源，溶于去离子水得到溶液C；配制沉淀剂溶液D，其中沉淀剂与溶液C中金属盐摩尔比为1~2.5；搅拌下向悬浊液B中同时滴加溶液C和溶液D，过滤后得到沉淀E；
四、按照LiNi0.5-xMxMn1.5O4和LiNi0.5Mn1.5O4计算Li的理论用量，将为理论用量1~1.1倍的锂源与沉淀E混合得到前驱体；
五、将前驱体放入马弗炉空气气氛中，在300~500℃下预烧3~8 h，然后升温至700~1000℃煅烧8~20 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振波，薛原，玉富达，张音，刘宝生，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23