电极活性材料及其制备方法、电极片技术

本发明专利技术涉及一种电极活性材料及其制备方法以及采用该电极活性材料的电极片。电极活性材料的化学式如下：xLi

Electrode active material, preparation method and electrode piece

【技术实现步骤摘要】
电极活性材料及其制备方法、电极片
本专利技术涉及储能器件领域，尤其涉及一种电极活性材料及其制备方法，以及一种采用该电极活性材料的电极片。
技术介绍
随着当今社会的高速发展，现有能源的使用范围越来越广，然而由于化石燃料产生的有害气体，对环境产生很大的副作用，与此同时，化石能源的匮乏导致其不能满足人们当前日益增长的能源需求。因此，寻找一种新型清洁能源以代替化石能源是解决这一问题最为有效的途径之一。锂离子电池是一种新型的二次电池，其性能稳定、比能量高，并且可以多次重复循环使用。电极材料作为锂离子电池的重要组成部分，是决定锂离子电池品质的关键。富锂锰基材料作为一种优秀的正极材料，其中通常需要掺杂一定量的起到稳定结构作用的钴。然而，钴作为一种稀缺资源，其价格高、资源稀缺，因此对富锂锰基材料的应用造成了极大的限制。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种不含有钴的电极活性材料及其制备方法。此外，还有必要提供一种采用该电极活性材料的电极片。一种电极活性材料，其化学式如下：xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.5Mn0.5O2；其中，0.05≤x≤0.95。一种电极活性材料的制备方法，用于制备上述的电极活性材料，包括如下步骤：按照Mn和Ni的摩尔比为(0.5+0.5x)：(0.5-0.5x)配制得到Mn和Ni的盐溶液，其中，0.05≤x≤0.95；向所述Mn和Ni的盐溶液中添加沉淀剂，充分反应后过滤，保留沉淀；将所述沉淀干燥后预烧，得到前驱体；以及<br>将含Li化合物和所述前驱体混合后烧结，得到所述电极活性材料，其中，所述电极活性材料中，Li和Mn的比例为(1+x)：(0.5+0.5x)，电极活性材料的化学式为：xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.5Mn0.5O2。一种电极片，包括集流体和涂敷在所述集流体上的活性层，所述活性层的材料为上述的电极活性材料。上述电极活性材料的化学式为xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.5Mn0.5O2，这种电极活性材料中不含有Co，从而降低了成本，并且不会因为Co的稀缺而影响这种电极活性材料的生产制造。此外，在对这种电极活性材料进行电化学测试后发现，这种电极活性材料经过50次充放电循环后，其充放电比容量依然高达221mAh/g。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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制得的电极活性材料的XRD衍射图。图2为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制得的电极活性材料的SEM图。图3为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制得的电极活性材料的电压-容量图。图4为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制得的电极活性材料的容量-循环次数图。图5为实施例2、实施例5和实施例6制得的电极活性材料的容量-循环次数图。图6为实施例2、实施例5和实施例6制得的电极活性材料的电压-容量图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本申请公开了一实施方式的电极活性材料，其化学式如下：xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.5Mn0.5O2；其中，0.05≤x≤0.95。这种电极活性材料中不含有Co，从而降低了成本，并且不会因为Co的稀缺而影响这种电极活性材料的生产制造。此外，在对这种电极活性材料进行电化学测试后发现，这种电极活性材料经过50次充放电循环后，其充放电比容量依然高达221mAh/g(测试例)。一般来说，这种电极活性材料为正极活性材料。优选的，0.1≤x≤0.9。更优选的，当0.3≤x≤0.5时，上述电极活性材料具有最好的电化学性能。特别优选的，当0.35≤x≤0.45时，上述电极活性材料具有特别好的电化学性能。具体来说，x可以为0.2、0.4、0.6或0.8。本专利技术还提供了上述电极活性材料的制备方法，包括如下步骤：S10、按照Mn和Ni的摩尔比为(0.5+0.5x)：(0.5-0.5x)配制得到Mn和Ni的盐溶液。S10中，0.05≤x≤0.95。优选的，0.1≤x≤0.9。更优选的，当0.3≤x≤0.5时，上述电极活性材料具有最好的电化学性能。具体来说，x可以为0.2、0.4、0.6或0.8。本实施方式中，Mn和Ni的盐溶液的溶质为硫酸锰和硫酸镍。在其他的实施方式中，也可以选择其他类型的Mn盐或Ni盐。S20、向S10得到的Mn和Ni的盐溶液中添加沉淀剂，充分反应后过滤，保留沉淀。沉淀剂可以为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。S30、将S20得到的沉淀干燥后预烧，得到前驱体。S20中，将沉淀干燥后预烧，得到前驱体的操作为：将沉淀洗涤后干燥，接着研磨成均匀颗粒，最后将研磨好的沉淀在以2℃/min～8℃/min的升温速率至350℃～600℃后保温3h～8h，得到前驱体。更优选的，沉淀放入80℃的鼓风干燥箱中干燥。S40、将含Li化合物和S30得到的前驱体混合后烧结，得到电极活性材料。电极活性材料中，Li和Mn的比例为(1+x)：(0.5+0.5x)，电极活性材料的化学式为：xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.5Mn0.5O2。优选的，含Li化合物可以为Li2CO3、LiHCO3、LiOH或Li2O。具体来说，S40中，含Li化合物按照过量5％添加。具体来说，S40中，将含Li化合物和前驱体混合后烧结，得到电极活性材料的操作为：将含Li化合物和前驱体混合并研磨成均匀颗粒，压合后以2℃/min～8℃/min的升温速率至600℃～1200℃后保温8h～24h，降温后得到电极活性材料。具体来说，含Li化合物和前驱体混合后烧结的温度可以为700℃、800℃或900℃。这种电极活性材料的制备方法简单灵活，适用于工业化生产。上述电极活性材料可以应用于电极片。本申请还公开了一实施方式的电极片，包括集流体和涂敷在集流体上的活性层，活性层的材料为上述的电极活性材料。这种电极片可以用于锂离子电池、超级电容器等储能器件。具体实施例实施例1按一定比例的硫酸镍和硫酸锰溶于去离子水中，用稍过量的碳酸钠溶液作沉淀剂，将Mn离子、Ni离子一起沉淀下来，得到沉淀。得到的沉淀过滤掉杂质离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极活性材料，其特征在于，其化学式如下：/nxLi

【技术特征摘要】
1.一种电极活性材料，其特征在于，其化学式如下：
xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.5Mn0.5O2；其中，0.05≤x≤0.95。


2.根据权利要求1所述的电极活性材料，其特征在于，0.1≤x≤0.9。


3.根据权利要求2所述的电极活性材料，其特征在于，x为0.2、0.4、0.6或0.8。


4.一种电极活性材料的制备方法，用于制备如权利要求1～3中任一项所述的电极活性材料，其特征在于，包括如下步骤：
按照Mn和Ni的摩尔比为(0.5+0.5x)：(0.5-0.5x)配制得到Mn和Ni的盐溶液，其中，0.05≤x≤0.95；
向所述Mn和Ni的盐溶液中添加沉淀剂，充分反应后过滤，保留沉淀；
将所述沉淀干燥后预烧，得到前驱体；以及
将含Li化合物和所述前驱体混合后烧结，得到所述电极活性材料，其中，所述电极活性材料中，Li和Mn的比例为(1+x)：(0.5+0.5x)，电极活性材料的化学式为：xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.5Mn0.5O2。


5.根据权利要求4所述的电极活性材料的制备方法，其特征在于，所述Mn和Ni的盐溶液的溶质为硫酸锰和硫酸镍；
所述沉淀剂为碳酸钠、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：章涵，周丽琴，余仲宝，范海波，陈超，
申请(专利权)人：深圳新恒业电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44