本发明专利技术提供一种铬掺杂锂镍锰氧材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，其可解决现有的锂镍锰氧正极材料和由其制备的锂离子电池的循环性能低下的问题。本发明专利技术的铬掺杂锂镍锰氧材料的制备方法包括共沉淀法制备前驱体镍铬锰氧的步骤、混料步骤、三段式烧结步骤。本发明专利技术通过共沉淀法制备前躯体镍铬锰氧材料，该前驱体与锂源混料，并对混料所得混合物进行了三段式烧结处理获得了性能较好的铬掺杂锂镍锰氧材料，从而使铬掺杂锂镍锰氧材料和由其制备的锂离子电池的循环性能得到较大提高。本发明专利技术的铬掺杂锂镍锰氧材料是由上述方法制备的。本发明专利技术的锂离子电池包括上述铬掺杂锂镍锰氧材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及ー种铬掺杂锂镍锰氧材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池。
技术介绍
近年来，随着能源、环境问题的日益严峻以及电子产品轻型化的要求，科研人员对锂离子电池的研究不断深入。由于商业化的锂离子电池正极材料LiCoO2价格高、有毒性，科研人员一直努力寻找其替代品。锰酸锂由于其价格低廉、无毒而倍受关注。而含有镍的LiNi0.5MnL504充放电过程中主要存在4. 7V的平台，对应Ni2+/Ni4+的氧化-还原过程，还有极小的4V平台，对应于Mn3+/Mn4+的氧化-还原过程。由于LiNia5Mnh5O4的理论比容量可达到146. 7mAh/g,有希望作为动カ电池材料,成为当今锂离子电池材料研究的热点。但是,在实际应用中仍然存在一些问题，例如现有技术中LiNia5Mnh5O4存在氧缺陷，结构不稳定，电压平台高导致的电解液分解，Mn的溶解及Jahn-Teller效应等问题,最终导致该材料循环性能低下。为了进ー步改善LiNia 5MnL 504材料的结构和电化学性能，不少科研人员对其进行了元素掺杂或表面改性处理，并取得了一定的进展。Sung Bin Park等采用溶胶-凝胶法合成了掺杂铬的 LiNia45Craci5Mnh5O4 正极材料(Sung Bin Park、Won Sob Eoma>Won Il Chob>et al, Journal of Power Sources, 2006,159 :679-684), 0. 5C 充放电循环，首次放电比容量为137mAh/g，循环50次，容量保持率为97. 5%。张乃庆、杨同勇、孙克宁等，ー种提高锂离子电池正极材料LiNia5Mnh5O4电化学性能的方法，中国专利申请号CN201010177822.9，通过将硝酸铬溶于こ醇水溶液，加入LiNia5Mn1.504，分散，煅烧，得到高电化学性能的铬掺杂的正极材料LiNia SMnh5CV
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有锂镍锰氧材料和由其制备的锂离子电池的循环性能低下的问题，提供ー种铬掺杂锂镍锰氧材料的制备方法。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是ー种铬掺杂锂镍锰氧材料的制备方法，包括I)共沉淀法制备前躯体Ni。. 5_xCrxMnL 5_x/2 (OH) 4步骤按物质的量比例Ni Cr Mn= (O. 5-χ/2) χ (I. 5_χ/2)配制镍前驱体、铬前驱体、锰前驱体的混合物水溶液，向混合物水溶液中加入碱性pH值调节剂，将pH值控制在12. 6 13，得到前驱体Nic.hChMnnx/JOHh，其中x满足O. 02彡χ彡O. 2 ;2)混料步骤按物质的量比例Li Ni Cr Mn= (I. 02 I. 05) (0. 5-χ/2) χ (I. 5-χ/2)将锂源和所述前驱体Nia5ICrxMnui2(OH)4混合得固体混合物，粉碎，得粉碎混、合物； 3)三段式烧结步骤将步骤2)所得的粉碎混合物干燥，在含氧气氛下烧结，以O. ΓΙΟΓ /min的升温速度加热到40(T60(TC，煅烧l 15h ;再以O. 5^100C /min的升温速度加热至800 900で，煅烧I 24h ;再以O. 5 10°C /min的降温速度降至600 700で，退火2 24h ;最后自然降温至室温，即得到 LiNitl.^2CrxMn1.5_x/204 材料。优选的是,所述的粉碎为球磨粉碎或研磨粉碎。进ー步优选的是，所述的球磨粉碎为湿法球磨，所述湿法球磨包括将こ醇与固体混合物按I : (I I. 3)mL/g的比例混合，以300 650r/min的转速球磨I 24h。优选的是，所述的镍前驱体为硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍、氯化镍中的ー种或几种。优选的是，所述的铬前驱体为硝酸铬、醋酸铬、硫酸铬、氯化铬中的ー种或几种。优选的是，所述的锰前驱体为硝酸锰、醋酸锰、硫酸锰、氯化锰中的ー种或几种。优选的是，所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、氧化锂中的一种或几种。优选的是，所述的碱性pH值调节剂为NaOH溶液或KOH溶液。本专利技术通过共沉淀法制备前躯体Nia5^2CrxMnnxZ2 (OH)4,该前驱体与锂源混料，并对混料所得混合物进行了三段式烧结处理，获得了铬掺杂锂镍锰氧材料，其优点如下本专利技术的制备方法克服了现有技术中锂镍锰氧材料存在氧缺陷，结构不稳定，电压平台高导致的电解液分解，Mn的溶解及Jahn-Teller效应等问题，最終提高了锂镍锰氧材料循环性能；本专利技术的制备方法エ艺简单，成本低，易于エ业化生产。本专利技术所要解决的技术问题还包括，针对现有的锂镍锰氧材料循环性能低下问题，提供一种循环性能优良的锂镍锰氧材料。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是ー种铬掺杂锂镍锰氧材料，其是通过上述方法制备的。由于本专利技术的铬掺杂锂镍锰氧材料是通过上述方法制备的，其循环性能较好。本专利技术所要解决的技术问题还包括，针对现有的由锂镍锰氧材料制备的锂离子电池循环性能低下问题，提供一种循环性能优良的锂离子电池。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是ー种锂离子电池，其正极含有上述的铬掺杂锂镍锰氧材料。由于本专利技术的锂离子电池的正极含有上述铬掺杂锂镍锰氧材料，故其循环性能较好。附图说明图I为本专利技术实施例所制备的LiNia45CrtllMnh45O4正极材料的放电循环性能曲线。具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进ー步详细描述。实施例I本实施例提供ー种LiNia45Crtl. ^l45O4材料的制备方法,其包括以下步骤步骤I.共沉淀法制备前躯体Ni。. 45CrQ. Wn1.45 (OH) 4步骤按物质的量比例Ni Cr Mn=O. 45 O. I I. 45配制氯化镍、硫酸铬、硝酸锰的混合物水溶液，在搅拌状态下，向混合物水溶液中加入滴加摩尔浓度为2M的NaOH溶液，将混合溶液的PH值控制在12. 6，以保证Ni2+、Cr3+、Mn2+沉淀完全，静置2h后，抽滤、洗涤三次、120°C干燥 12h 得到前驱体 Nia45Cra ^l45(OH)415步骤2.混料步骤按物质的量比例Li Ni Cr Mn=L 02 O. 45 O. I I. 45将硝酸锂和碳酸锂的混合物(两者的物质的量比例为I : I)和所述前驱体NiaMCraiMrk45(OH)4混合得固体混合物(其中Li稍微过量是为了弥补后续高温过程中锂的少量挥发损失)，并按こ醇与固体混合物的比例为I. 3mL/g加入球磨机，以650r/min的转速球磨Ih,得粉碎混合物。步骤3.三段式烧结步骤将步骤2)所得的粉碎混合物干燥，在空气气氛下烧结，以10°C /min的升温速度加热到450°C，煅烧Ilh ;再以10°C /min的升温速度加热至800°C，煅烧Ih ;再以O. 5°C /min的降温速度降至700°C，退火18h ;最后自然降温至室温，即得到LiNia45CraiMnh45O4材料。可选的，可继续用所制备的LiNia45CraiMr^45O4材料制备实验电池用极片和测试电池。制备实验电池用极片的过程为将LiNia45CrtllMnh45O4正极材料与导电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘三兵，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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