一种正极材料、其制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种正极材料，其化学式如式I所示：Li1-yNiaCobMncMdO2-x式I；所述正极材料的拉曼图谱在550～610cm-1和611～700cm-1处有峰。在本发明专利技术中，所述拉曼图谱550～610cm-1处的峰代表层状相，611～700cm-1处的峰代表类尖晶石相，本发明专利技术提供的正极材料中同时存在层状相和类尖晶石相，从而能够抑制该正极材料在电池的循环过程中电压的衰减，提高电池的循环性能。本发明专利技术还提供了一种正极材料的制备方法，本发明专利技术采用化学的方法对富锂锰基化合物进行脱锂，使得到的正极材料同时具有层状相和类尖晶石相，方法简单，抑制电压衰减效果明显。本发明专利技术还提供了一种锂离子电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种正极材料、其制备方法及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池商业化20多年来，正极材料的实际容量始终徘徊在100～180mAh/之间，正极材料比容量低已经成为提升锂离子电池比能量的瓶颈。富锂锰基正极材料具有超高的放电比容量(≥250mAh/g)，是目前已商业化正极材料实际容量的两倍左右。而且，由于材料中使用了大量的Mn元素，与常用的钴酸锂和三元材料相比，不仅价格低，而且安全性好，更加环保，因此，富锂锰基材料被视为下一代高能量密度锂离子电池正极材料的理想之选。从目前富锂材料的研发进展可以看到，富锂材料首圈效率、循环、倍率性能都已得到了较好的改善，但放电电压衰减方面的工作始终没有得到令人满意的解决方法。电压衰减是正极材料中富锂材料独有的一个问题，随着充放电循环的进行，放电电压曲线整体逐渐下降，它最大的危害在于无法准确监控电池体系中电压、容量的情况，使得锂离子电池一致性问题与安全性问题更加突出，严重制约了其在动力电池中的应用。公开号为CN103794782A的中国专利公开了一种富锂锰基材料、其制备方法及锂离子电池，富锂锰基材料的通式为：xLi2MnO3·(1-x)Li(Ni0.7-yMn0.15Co0.15My)O2，0.4≤x≤0.7，M为掺杂元素，0.01<y<0.05，该富锂锰基材料经过混合金属氧化物包覆及M金属掺杂两道改性，提高了材料的导电性和高电压下材料的稳定性，但是，该正极材料制成的锂离子电池在循环过程中的电压降下降较为严重，制约了其应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种正极材料、其制备方法及锂离子电池，本专利技术提供的正极材料能够有效抑制电池循环过程中电压的衰减。本专利技术提供一种正极材料，其化学式如式I所示：Li1-yNiaCobMncMdO2-x式I式I中，0.05≤y≤0.5；0.1＜x≤1；0.13≤a≤0.3；0.03≤b≤0.2；0.4≤c≤0.6；0≤d≤0.3；1≤a/b≤6；1.9≤c/a≤4.0；0.04≤b/(a+b+c+d)≤0.25；M选自Fe、Mg、Al、V、B、Mo、Fe、Ti和Nb中的一种或几种；所述正极材料的拉曼图谱在550～610cm-1和611～700cm-1处有峰。优选的，所述正极材料的拉曼图谱550～610cm-1处峰的强度和611～700cm-1处峰的强度之比为1.05～5。优选的，所述正极材料具有层状相和类尖晶石相；所述层状相和类尖晶石相的质量比为(1.05～5)：1。本专利技术提供一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：将富锂锰基化合物、脱锂剂和结构破坏抑制剂混合，进行脱锂反应，得到正极材料，所述富锂锰基化合物的化学式如式II所示：Li1+y′NiaCobMncMdO2+x′式II；式II中，0.1≤y′≤0.15；-0.15＜x′≤0.15；0.13≤a≤0.3；0.03≤b≤0.2；0.4≤c≤0.6；0≤d≤0.3；1≤a/b≤6；1.9≤c/a≤4.0；0.04≤b/(a+b+c+d)≤0.25；M选自Fe、Mg、Al、V、B、Mo、Fe、Ti和Nb中的一种或几种；所述正极材料化学式如式I所示：Li1-yNiaCobMncMdO2-x式I；式I中，0.05≤y≤0.5；0.1＜x≤1；0.13≤a≤0.3；0.03≤b≤0.2；0.4≤c≤0.6；0≤d≤0.3；1≤a/b≤6；1.9≤c/a≤4.0；0.04≤b/(a+b+c+d)≤0.25；M选自Fe、Mg、Al、V、B、Mo、Fe、Ti和Nb中的一种或几种。优选的，所述脱锂剂包括气体脱锂剂、固体脱锂剂和液体脱锂剂中的一种或几种。优选的，所述气体脱锂剂包括二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、氟化氢、卤素气体、硫化氢、氨气、磷化氢和联氨中的一种或几种；所述固体脱锂剂包括氯化铵、亚硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、乙酸铵、草酸氨、磷化氨和尿素中的一种或几种；所述液体脱锂剂包括过硫酸钠、H2SO4、HCl、醋酸、磷酸和BF4NO2中的一种或几种。优选的，所述脱锂反应的反应时间为1～48小时；所述脱锂反应的反应温度为20～50℃。优选的，所述结构破坏抑制剂包括镍盐、钴盐、锰盐和弱碱性气体中的一种或几种。优选的，所述富锂锰基化合物、脱锂剂和结构破坏抑制剂的质量比为(80～50)：(45～5)：(10～45)。本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极为上述正极材料。本专利技术提供了一种正极材料，其化学式如式I所示：Li1-yNiaCobMncMdO2-x式I；式I中，0.05≤y≤0.5；0.1＜x≤1；0.13≤a≤0.3；0.03≤b≤0.2；0.4≤c≤0.6；0≤d≤0.3；1≤a/b≤6；1.9≤c/a≤4.0；0.04≤b/(a+b+c+d)≤0.25；M选自Fe、Mg、Al、V、B、Mo、Fe、Ti和Nb中的一种或几种；所述正极材料的拉曼图谱在550～610cm-1和611～700cm-1处有峰。在本专利技术中，所述拉曼图谱550～610cm-1处的峰代表层状相，611～700cm-1处的峰代表类尖晶石相，本专利技术提供的正极材料中同时存在层状相和类尖晶石相，从而能够抑制该正极材料在电池的循环过程中电压的衰减，提高电池的循环性能。本专利技术还提供了一种正极材料的制备方法，本专利技术采用化学的方法对富锂锰基化合物进行脱锂，使得到的正极材料同时具有层状相和类尖晶石相，方法简单，抑制电压衰减效果明显。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中的富锂锰基化合物和实施例1～3中的正极材料的红外谱图；图2为本专利技术实施例1中的富锂锰基化合物和实施例1～3中的正极材料的XRD图；图3为本专利技术实施例1中的富锂锰基化合物和实施例1～3中的正极材料的拉曼谱图；图4为本专利技术实施例10～13中的锂离子电池循环过程中的平均电压的变化。具体实施方式本专利技术提供了一种正极材料，其化学式如式I所示：Li1-yNiaCobMncMdO2-x式I式I中，0.05≤y≤0.5；0.1＜x≤1；0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极材料，其化学式如式I所示：Li1‑yNiaCobMncMdO2‑x   式I式I中，0.05≤y≤0.5；0.1＜x≤1；0.13≤a≤0.3；0.03≤b≤0.2；0.4≤c≤0.6；0≤d≤0.3；1≤a/b≤6；1.9≤c/a≤4.0；0.04≤b/(a+b+c+d)≤0.25；M选自Fe、Mg、Al、V、B、Mo、Fe、Ti和Nb中的一种或几种；所述正极材料的拉曼图谱在550～610cm‑1和611～700cm‑1处有峰。

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其化学式如式I所示：
Li1-yNiaCobMncMdO2-x式I
式I中，0.05≤y≤0.5；0.1＜x≤1；
0.13≤a≤0.3；0.03≤b≤0.2；0.4≤c≤0.6；0≤d≤0.3；1≤a/b≤6；1.9≤
c/a≤4.0；0.04≤b/(a+b+c+d)≤0.25；
M选自Fe、Mg、Al、V、B、Mo、Fe、Ti和Nb中的一种或几种；
所述正极材料的拉曼图谱在550～610cm-1和611～700cm-1处有峰。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的拉曼
图谱550～610cm-1处峰的强度和611～700cm-1处峰的强度之比为1.05～5。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料具有层
状相和类尖晶石相；
所述层状相和类尖晶石相的质量比为(1.05～5)：1。
4.一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：
将富锂锰基化合物、脱锂剂和结构破坏抑制剂混合，进行脱锂反应，得
到正极材料，
所述富锂锰基化合物的化学式如式II所示：
Li1+y′NiaCobMncMdO2+x′式II；
式II中，0.1≤y′≤0.15；-0.15＜x′≤0.15；
0.13≤a≤0.3；0.03≤b≤0.2；0.4≤c≤0.6；0≤d≤0.3；1≤a/b≤6；1.9≤
c/a≤4.0；0.04≤b/(a+b+c+d)≤0.25；
M选自Fe、Mg、Al、V、B、Mo、Fe、Ti和Nb中的一种或几种；
所述正极材料化学式如式I所示：
Li1-yNiaCobMncMdO2-x式I；
式I中，0....

【专利技术属性】
技术研发人员：夏永高，刘兆平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33