本发明专利技术公开了一种锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料及其制备方法，其中复合正极材料是在氧化钴镍锰锂的表面包覆氧化铜得到的，所述复合正极材料的化学通式为LiCoxNiyMn1-x-yO2/CuO，其中0.2≤x≤0.4，0.3≤y≤0.7；其制备方法是首先通过高温固相法制备氧化钴镍锰锂三元复合氧化物锂盐，然后通过高温烧结在所述氧化钴镍锰锂的表面包覆氧化铜制备得到锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料。本发明专利技术具有比容量高，循环特性好，生产周期短等优点，适合工业化生产，可应用于电动汽车、储能设备和电动工具等领域。
Cobalt oxide nickel manganese lithium copper oxide composite positive electrode material for lithium ion battery and preparation method thereof
The invention discloses a preparation method of lithium ion battery with lithium cobalt nickel manganese oxide and copper oxide composite cathode material and its preparation, wherein the composite cathode material is lithium cobalt nickel manganese oxide on the surface of the coated copper oxide obtained by the chemical formula of the composite cathode materials for LiCoxNiyMn1-x-yO2/ CuO, in which x = 0.2 ~ 0.4. 0.3 = y = 0.7; the preparation method is firstly prepared by solid-state reaction method of cobalt oxide lithium nickel manganese oxide lithium compound three yuan, and then through high temperature sintering on the surface of the nickel cobalt oxide lithium manganese oxide coated copper prepared by lithium ion batteries lithium cobalt nickel manganese oxide copper oxide composite cathode materials. The invention has the advantages of high specific capacity, good cycle characteristics, short production cycle, etc., and is suitable for industrial production, and can be applied to the fields of electric automobiles, energy storage equipment and electric tools.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，具体地说是。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势。锂离子电池随着技术的不断进步已经在人们的生活中得到了广泛的应用，如便携式电子产品、新能源交通工具等领域。正极材料作为锂离子电池的核心部分之一，历来是人们研发的重点，提高正极材料的性能是提高锂离子电池性能的关键。正极材料的好坏直接决定了锂离子电池的性能和价格。目前研究较多且已经商品化的正极材料包括层状过渡金属氧化物LiCo02、LiNi02、 具有尖晶石结构的LiMn2O4及它们的掺杂化合物和具有橄榄石结构的Lii^P04。其中LiCoA 已经在小型电池中得到广泛应用，但价格昂贵，容量较低，毒性较大，存在安全性问题，所以近年来研究者们一直寻求替代LiCoA的其他正极材料。LiMO2成本较低，容量较高，但制备困难，材料性能的一致性和重现性差。尖晶石LiMn2O4其价廉以及相对LiCoA安全的优势有望在大容量电池中发挥作用，但它的低容量限制了其广泛推广。LiFePOjS论容量170mAh/ g，但实际容量在140mAh/g以下，工作电压低，离子导电性差，低温性能差，其大电流充放电性能差，从而制约着锂离子电池的能量密度和功率密度。三元层状系列材料LiNixCoyMrvxJ2以其价格低、热稳定性好和高电位下比容量高等优势，被认为是目前具有发展前景正极材料之一。其中层状LiNi1/3C0l/3Mni/3A具有较高的Li+扩散能力，理论比容量较高可达278mAh/g，具有较高的可逆容量(160-190mAh/g)，结构稳定，循环性能好、制备条件温和。其缺陷是导电率较小、高倍率性能和高电位下循环性能不好。关于LiNixC0yMni_x_y&的制备方法和改性能方面的文献报道比较多，其制备方法多采用共沉淀法，首先制备复合过渡金属氢氧化物前躯体，然后将前躯体配锂盐进行焙烧。该法能提高离子的均勻分布，也存在着一些明显的缺陷，Ni、Co、Mn、氢氧化物不同的饱和性会导致前躯体组成的波动，造成产物性能差异很大，在沉淀过程中如不控制好实验条件，Mn2+ 很容易被氧化，在一定程度上影响该材料的电化学性能；共沉淀制备技术较为复杂，重复性差，一定程度上限制了该材料的生产和实际应用。对于上述的一些缺点，科研工作者主要通过掺杂和表面修饰来改善材料综合性能，掺杂主要提高首次放电容量和循环稳定性，表面修饰在一定程度上改善的倍率性能和循环稳定性，但是首次放电容量会有所降低。
技术实现思路
本专利技术旨在提供，所要解决的技术问题是三元层状正极材料LiNixCoyMrvxJ2重复性差，高倍率和高电位下循环性能差等缺点，同时提供一种工艺过程简单，耗能低，生产周期短，环境友好的锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的制备方法。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的特点在于所述复合正极材料是在氧化钴镍锰锂的表面包覆氧化铜得到的，所述复合正极材料的化学通式为 LiCOxNiyMrih-yCVCuO，其中 0. 2 彡 χ 彡 0. 4，0. 3 彡 y 彡 0. 7。本专利技术锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的制备方法的特点在于首先通过高温固相法制备氧化钴镍锰锂三元复合氧化物锂盐，然后通过高温烧结在所述氧化钴镍锰锂的表面包覆氧化铜制备得到锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料。本专利技术锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的制备方法的特点在于按以下步骤操作a、将钴的化合物、镍的化合物、锰的化合物和锂盐混合后进行湿球磨，湿球磨结束后依次经干燥、升温、保温、冷却至室温后球磨并过400目筛后得氧化钴镍锰锂三元复合氧化物锂盐。b、向所述氧化钴镍锰锂中加入铜金属化合物球磨，然后于90°C干燥8-12小时，随后升温至300-600°C保温3-6小时，冷却至室温后研磨并过400目筛后即得锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料；所述钴的化合物为三氧化二钴、四氧化三钴、碳酸钴、乙酸钴中的一种或几种；所述镍的化合物为氧化镍、乙酸镍、氧化亚镍、三氧化二镍中的一种或几种；所述锰的化合物为二氧化锰、乙酸锰、碳酸锰、三氧化二锰、四氧化三锰中的一种或几种；所述锂盐为碳酸锂、乙酸锂、硝酸锂、氢氧化锂中的一种或几种；所述铜金属化合物为硝酸铜、乙酸铜、氧化铜、氯化铜、硫酸铜中的一种或几种，添加量为所述氧化钴镍锰锂质量的2-10%。本专利技术锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的制备方法的特点也在于步骤a中所述干燥是在70-90°C干燥8-12小时；所述保温是升温至300-600°C并保温 4-8小时，再升温至700-850°C保温12-18小时。本专利技术锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的制备方法的特点也在于所述升温的升温速率为4°C /min。本专利技术锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的制备方法的特点也在于所述湿球磨时所用溶剂为无水乙醇、丙酮或去离子水。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在1、本专利技术复合正极材料是一种更高容量，高电位下有良好的循环稳定性和高倍率性能好的锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料；2、本专利技术复合正极材料具有优良的倍率性能，循环稳定性和热稳定性能，在 2. 5-4. 3V电压范围，0. 2C的放电倍率下放电时放电比容量高于160mAh/g，在2. 5-4. 6V电压范围，0. 2C的放电倍率下放电时放电比容量高于180mAh/g。3、本专利技术采用了后期处理方法，使得加入的氧化铜在制备过程中没有进入 LiCoxNiyMn1^yO2的品格，使合成产物具有两相结构。同时加入的氧化铜均勻地分布在LiCoxNiyMn1^yO2颗粒的表面，减少正极活性物质与电解液的接触，防止其溶解，同时还可以抑制高电位下电解液的分解。从而大大改善了正极材料在高充电电压下的循环寿命。4、本专利技术采用湿法球磨，既提高原材料的分散性，又使原材料的粒径更小，降低了后期高温烧结的温度，大大降低了能耗。5、本专利技术采用高温固相法，避免共沉淀法前躯体的繁琐制备，该工艺较简单，易于实现工业化生产。四附图说明图1是实施例1制备的氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的X-射线衍射图谱。图2是实施例2制备的氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料在不同倍率下的首次放电比容量。图3是实施例2制备的氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的倍率性能图。图4是实施例3制备的氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的首次充放电比容量。图5是实施例4制备的氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料的首次充放电比容量五具体实施例方式为了进一步了解本专利技术的内容特点和有益效果，下面通过具体的实例并结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。实施例中X-射线衍射分析是使用仪器型号为Wiilips X' Pert Pro Super X-射线衍射仪进行分析测试的，λ=1.54178 Α，2θ角扫描范围是10-80°。实施例1 本实施例中锂离子电池用氧化钴镍锰锂-氧化铜复合正极材料是按照以下步骤制备得到的a、称取1.471g NiO粉末、1.633g Co2O3粉末和1. 713g MnO2粉末，其中为了弥补高温下Li2本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种锂离子电池用氧化钴镍锰锂－氧化铜复合正极材料，其特征在于：所述复合正极材料是在氧化钴镍锰锂的表面包覆氧化铜得到的，所述复合正极材料的化学通式为ＬｉＣｏｘＮｉｙＭｎ１－ｘ－ｙＯ２／ＣｕＯ，其中０．２≤ｘ≤０．４，０．３≤ｙ≤０．７。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱继平，杨宏伟，赵俊杰，许全保，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34
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