本发明专利技术涉及一种阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料及其制备方法，属于锂离子电池领域。所述正极材料的化学通式为LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2-zXz，X为F、Cl或Br，0＜Z≤0.15；按照摩尔比称取可溶性锂盐、镍盐、锰盐、钴盐、X盐，分别用去离子水溶解后，加入柠檬酸溶液混合搅拌均匀，用浓氨水调节pH后加热蒸发得到凝胶。凝胶加热干燥后，经过两次灼烧研磨后得到产品阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料。本发明专利技术的锂离子电池三元正极材料，颗粒细小均匀达到了纳米级水平，因而具有高放电容量、优秀的循环稳定性和倍率性并且性能在高低温条件下均能保持，便于大规模工业化生产，实用化程度高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，属于锂离子电池领域。所述正极材料的化学通式为LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2-zXz，X为F、Cl或Br，0＜Z≤0.15；按照摩尔比称取可溶性锂盐、镍盐、锰盐、钴盐、X盐，分别用去离子水溶解后，加入柠檬酸溶液混合搅拌均匀，用浓氨水调节pH后加热蒸发得到凝胶。凝胶加热干燥后，经过两次灼烧研磨后得到产品阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料。本专利技术的锂离子电池三元正极材料，颗粒细小均匀达到了纳米级水平，因而具有高放电容量、优秀的循环稳定性和倍率性并且性能在高低温条件下均能保持，便于大规模工业化生产，实用化程度高。【专利说明】
本专利技术涉及一种，属于锂离子电池领域。
技术介绍
目前，随着数码产品以及电动汽车的发展，高能锂离子可充式二次电池的研究成为了热门课题。而锂离子电池正极材料作为决定锂离子电池性能及成本最重要的环节，更是成为人们研究的焦点。目前，LiCoO2因其具有工作电压高、容量大、放电平稳、适合大电流放电及循环性能好等特点，成为商业中应用最广泛的正极材料。但钴是稀有金属，价格昂贵，对环境有一定的污染。因此，人们的研究热点转为用廉价的、对环境友好的其他过渡金属化合物来替代LiCoO2材料。LiNixCoyMnnyO2三元正极材料综合LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4三类材料的特点，具备容量高、结构稳定、安全性好、成本低等优点从而成为了成为最有商品化潜力的正极材料之一。LiNi1/3Mn1/3Co1/302是目前研究最多的三元正极材料，三元材料LiNia4Coa2Mna4O2与LiNi1/3Mn1/3Co1/302相比，其昂贵的Co的含量更少，可在一定程度上降低材料的成本，降低生产过程对环境的污染。Ni对容量贡献最大，Ni含量的相对增加可使材料具有更高的理论比容量，因而LiNia4Coa2Mna4O2是更具有研究价值的一种三元正极材料。而就商业化应用的要求来说，LiNia4Coa2Mna4O2正极材料需要提高的是振实密度、能力密度、循环能力以及大倍率的充放电能力。针对目前LiNia4Coa2Mna4O2三元正极材料尚存的不足，需从对材料进行 掺杂改性等方面入手。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种纳米级阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料制备方法，该正极材料颗粒小而均匀，表面光滑，结晶性能好，具有容量高，库伦效率高，高低温条件下循环性能好，倍率性能好等优点。按照本专利技术提供的技术方案，一种阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料，所述正极材料的化学通式为LiNici4Coa2Mna4CVzXzJ为F、C1或Br，O < Z≤0.15 ；按照摩尔比称取可溶性锂盐、镍盐、锰盐、钴盐、X盐，分别用去离子水溶解后，加入柠檬酸溶液混合搅拌均匀，用浓氨水调节PH后加热蒸发得到凝胶。凝胶加热干燥后，经过两次灼烧研磨得到产品阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料。一种阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料，步骤如下:(I)凝胶的制备:按照化学计量比(1.05: 0.4: 0.2: 0.4: Z)称取分析纯的锂盐、镍盐、钴盐、锰盐、X盐，分别溶解于去离子水中，加入柠檬酸溶液，加入量等于过渡金属离子的摩尔量之和，混合搅拌均匀，用浓氨水调节PH值至7-8，60-100°C水浴加热蒸发，并不断搅拌，直到得到深紫色凝胶；(2)灼烧:取步骤⑴制备的凝胶在80-150 °C下干燥8_15小时，而后置于300-60(TC预灼烧处理4-8小时；自然冷却至室温研磨得到前驱体；研磨后的粉末置于700-1000°C条件下焙烧10-20小时，冷却后继续研磨得到产品阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料。进一步，所述锂盐为LiN03、CH3C00L1、Li0H中的一种或多种，所述镍盐为Ni (NO3) 2、Ni (CH3COO) 2、NiSO4中的一种或多种，所述锰盐为Mn (NO3) 2、Mn (CH3COO) 2、MnSO4中的一种或多种，所述钴盐为Co (NO3) 2、Co (CH3COO) 2、CoSO4中的一种或多种，所述X盐为LiCl、LiF, LiBr中的一种。本专利技术具有如下优点:(I)本专利技术所制备正极材料粒径分布均匀，结晶度高，表面光滑，颗粒分散度好；(2)本专利技术所提供的正极材料，由于阴离子的掺杂改性，材料结构更加稳定。从而使材料高低温条件下均具备较高的放电容量、优异的循环性能及倍率性能。并且掺杂改性所需的原料价格便宜，进一步降低了正极材料生产所需的成本，有利于推进商品化的进程。【专利附图】【附图说明】图1为对比例和实施例2制备的正极材料LiNia4Coa2Mna4Oh95Clatl5的X-射线衍射图。图2为实施例2制备的正极材料LiNia4Coa2Mna4Oh95Clatl5的扫描电镜图。图3为对比例和实施例1-3的正极材料，常温时0.2C电流下的循环曲线图，充放电电压范围为2.0-4.6V。图4为对比例和实施例1-3的正极材料，55°C时0.2C电流下的循环曲线图，充放电电压范围为2.0-4.6V。图5为对比例和实施例2、4、6的正极材料，55°C时0.2C电流下的循环曲线图，充放电电压范围为2.0-4.6V。图6为对比例和实施例4的正极材料，在常温时在不同倍率下的循环曲线图，充放电电压范围为2.0-4.6V。【具体实施方式】下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。对比实施例未掺杂LiNitl.4CoQ.2MnQ.402正极材料的制备。按照化学计量比(1.05: 0.4: 0.2: 0.4)称取分析纯的 CH3COOL1、Ni (CH3COO) 2、Co (CH3COO) 2、Mn (CH3COO)2，分别用去离子水充分溶解，加入柠檬酸溶液，加入量等于过渡金属离子的摩尔量之和，混合均匀后用浓氨水将溶液PH值调至7.5左右，80°C水浴加热搅拌，使各种离子充分络合，并使水分蒸发至形成深紫色凝胶；将凝胶在120°C条件下干燥10小时，而后置于500°C下预处理6小时，冷却后研磨，再于850°C焙烧20小时得到所需产品。实施例1(I)凝胶的制备:按照化学计量比(1.05: 0.4: 0.2: 0.4: 0.03)称取分析纯的 CH3COOL1、Ni (CH3COO) 2、Co (CH3COO) 2、Mn (CH3COO) 2、LiCl，分别用去离子水溶解完全，力口入柠檬酸溶液，加入量等于过渡金属离子的摩尔量之和，混合均匀后用浓氨水将PH值调节至7左右，在60°C条件下水浴加热并不断搅拌，直到得到深紫色凝胶；(2)灼烧:取步骤(I)制备的凝胶在80 °C下加热干燥8小时，将所得产物在300°C下预烧4小时后冷却研磨，再在700°C下煅烧10小时后冷却研磨，得到产品LiNi0.4Co0.2Mn0.40L 97C10.03 正极材料。实施例2(I)凝胶的制备:按照化学计量比(1.05: 0.4: 0.2: 0.4: 0.05)称取分析纯的LiN03、Ni (N03)2、Co (N03)2、Mn(N03)2、LiCl本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料，其特征是：所述正极材料为LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2‑zXz，其中X为F、Cl或Br，0＜Z≤0.15。按照摩尔比称取可溶性锂盐、镍盐、锰盐、钴盐、X盐，分别用去离子水溶解后，加入柠檬酸溶液混合搅拌均匀，用浓氨水调节pH后加热蒸发得到凝胶。凝胶加热干燥后，经过两次灼烧研磨后得到产品阴离子掺杂改性的锂离子电池(4:4:2)型三元正极材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张海朗，杨威，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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