一种超高能量密度的锂离子电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池领域，提供一种超高能量密度的锂离子电池正极材料，用以克服镍钴锰酸锂电化学性能差、比容量和能量密度低的缺点；本发明专利技术锂离子电池正极材料的分子表达式为Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)1‑xAlxO2‑yFy，其中0<x,y≤0.05；通过极少量的铝元素取代部分镍元素，氟元素部分取代氧元素稳定了材料的内部结构，抑制了高比例脱锂状态下的结构坍塌，铝、氟共掺杂极大地提高了材料的放电比容量和综合电化学性能；显著提高了能量密度；另外，本发明专利技术采用梯度共沉淀法制备了镍元素呈梯度分布的前驱体原料，其浓度由内到外逐渐增加，有利于提高正极材料的放电比容量；制备的产品纯度高、化学均匀性高、结晶品质高、产物颗粒细小且分布均匀、电化学性能优良且制造成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，涉及锂离子电池正极材料及其制备方法，具体为锂离子电池正极材料Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)1-xAlxO2-yFy及其制备方法，其中0<x,y≤0.05。
技术介绍
锂离子电池具有高电压，高能量密度，无记忆效应等优点，其在便携式电子设备中得到了广泛的应用。最早用于商品化的锂离子电池中的正极材料为LiCoO2，但Co自然资源匮乏、价格昂贵、对环境污染大，且LiCoO2实际比容量较低，过充电将导致不可逆容量损失和极化电压增大。因此，随着价廉而性能优异的正极材料研究的深入，人们发现了可能代替LiCoO2的锂离子电池正极材料。LiNiO2与LiCoO2的性质相近，两者同属R-3m空间群，且均具有α-NaFeO2型层状结构，镍的价格比钴低，实际比容量高，属于环境友好型正极材料。但是，LiNiO2热稳定性差，在充放电过程中存在相变，Ni2+占据Li+的3a位置导致阳离子混排，造成材料的电化学性能急剧衰减，所以三元材料应运而生。Co、Mn共掺杂，使其取代LiNiO2中3b位置的Ni3+能稳定其层状结构，一定程度上提高了它的电化学性能。传统固相法合成的镍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高能量密度的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述锂离子电池正极材料的分子表达式为Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)1‑xAlxO2‑yFy，其中0<x,y≤0.05。

【技术特征摘要】
1.一种超高能量密度的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述锂离子电池正极材料的分子表达式为Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)1-xAlxO2-yFy，其中0<x,y≤0.05。2.按权利要求1所述超高能量密度的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将镍源原料、钴源原料和锰源原料以总摩尔比为Ni:Co:Mn＝6:2:2称取原料并分成两份，分别按摩尔比Ni:Co:Mn＝5:2:3和Ni:Co:Mn＝7:2:1溶解于适量去离子水中，得到溶液a和溶液b；步骤2.将氢氧化钠溶液和氨水混合配成氢氧化钠浓度2-3mol/L，氨水浓度0.5-1.0mol/L的混合溶液，记为溶液c；步骤3.将溶液a和b先后分别与溶液c并流逐滴滴入装有去离子水的容器中，将其置于温度为50-80℃的水浴锅中，并不断搅拌；步骤4.向步骤3所得混合溶液中滴加氨水，调节pH值为10.5～11.5，并不断搅拌4～6h，之后升温至60～70℃陈化6～12h；步骤5.将步骤4所得产物经抽滤、洗涤5～7次直至无硫酸根离子，再置于鼓风干燥箱中烘干并研磨均匀得到前驱体；步骤6.将步骤5所得前驱体按比例与锂源、铝源和氟源混合，以酒精为分散剂，研磨均匀并烘干；步骤7.将步骤6所得混合物研磨均匀后在管式炉中于氧气气氛下以3℃/min升温至450-550℃预烧5-10h，再以2℃/min升温至700～850℃焙烧10～18h，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴泉，王震伟，赵红远，蔡宇，谭铭，刘珊珊，熊伟强，陈炳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51