一种正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种正极材料及其制备方法和应用，其为尖晶石型镍锰酸锂LiNi

Positive electrode material, preparation method and application thereof

The invention discloses a positive electrode material, a preparation method and an application thereof, wherein the spinel is a lithium manganese manganate LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法和应用
本专利技术属于锂离子电池材料
，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
作为一种可靠、高效的储能器件，锂离子电池自问世以来，就确立了其无可动摇的地位。其中，正极材料作为锂离子电池的核心，历来是科研人员关注的重点。目前常用的正极材料，囿于其较低的能量密度以及较高的价格，其表现尚不能让用户满意。因而，高能量密度正极材料的研发，具有极其重要的现实意义。由锰酸锂基础上发展而来的尖晶石型镍锰酸锂，工作电压高达4.7V(vs.Li/Li+)，在相同的容量下可以储存更多的电能。而且其能量密度高于常用的钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂。尖晶石结构中存在的三维锂离子扩散通道，有效保证了材料的高功率性能，再考虑到其制备工艺简单，原料廉价易得，可以认为镍锰酸锂是一种相当有应用前景的动力电池正极材料。未改性的镍锰酸锂材料存在一些难以克服的缺陷。如在充放电过程中，由于镍锰酸锂工作电压较高，电极表面会与电解液发生副反应，消耗Li+，导致有效锂减少，容量衰减严重。另外，镍锰酸锂晶体中往往存在着Mn3+，材料表面的Mn3+易歧化生成Mn2+并溶解在电解液中，导致材料表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极材料，其特征在于，所述正极材料为尖晶石型镍锰酸锂LiNi

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料为尖晶石型镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4-δ(0≤δ＜0.1)，所述尖晶石型镍锰酸锂中具有自表面向内掺杂地浓度逐渐降低地金属元素，从而形成了与内核结构相近且紧密连接的掺杂层，也称壳层，所述壳层的厚度大于0，所述金属元素的掺杂量占所述尖晶石型镍锰酸锂重量的百分含量x≤10wt％；优选地，0＜x≤5wt％；更优选地，0＜x≤2wt％；进一步优选地，0.29≤x≤0.89wt％；更进一步优选地，0.56≤x≤0.62wt％。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述壳层的厚度为1～50nm；优选为1～30nm；更优选为10～25nm，例如可以为15nm或者20nm。优选地，所述金属元素选自Mg、Ca、Al、Ti、Fe、Co、Cu、Zn、Zr中的一种或多种。3.一种制备权利要求1或2中所述正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将原材料尖晶石型镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4-δ(0≤δ＜0.1)，掺杂金属的前驱体和沉淀剂分散在溶剂中，加入调节剂以调节反应体系的pH值至1.5～7.0，加热搅拌反应，使得引入的所述前驱体转化为含有该掺杂金属元素的固相化合物，并均匀沉积在所述尖晶石型镍锰酸锂的表面，反应完成后分离，洗涤，干燥，得到中间产物；(2)将所述中间产物研磨均匀，煅烧，冷却至室温，得到所述正极材料。步骤(1)中，所述反应为金属离子的沉淀-热渗透反应。步骤(1)中，所述溶剂为水或乙醇。步骤(1)中，所述沉淀剂为碳酸盐、碳酸氢盐、甲酸盐、乙酸盐、磷酸氢盐和磷酸盐中的一种或多种。步骤(1)中，所述前驱体选自金属元素的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、高氯酸盐、醋酸盐和醇盐中的至少一种；优选所述金属元素可以为Mg、Ca、Al、Ti、Fe、Co、Cu、Zn、Zr中的一种或多种；所述前驱体例如可以为九水合硝酸铝，六水合氯化铁、二水合乙酸锌或钛酸四丁酯中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，以1～50℃/分钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹安民，朴俊宇，万立骏，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11