本发明专利技术属于锂离子电池领域。提供了一种复合掺杂锂离子电池正极材料及其制备方法。该正极材料的化学式为：Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xMxO2-yCly，其中M为Ti，Mg，Al或Cr等，0＜x≤0.1，0＜y≤0.15。该正极材料的制备方法的特征在于操作简单，可重复性高。本发明专利技术所制备正极材料颗粒均匀，表面光滑，结晶性能好，具有较高的比容量和较好的循环性能，适合大规模化生产，可以用于锂离子电池正极材料使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种。
技术介绍
自2001年首次报道LiNi^3Cov3Mnv3O2材料，LiNiv3Ccv3Mrv3O2材料由于其相比LiCoO2M料具有较高的比容量和较低的价格，稳定的结构以及较好的热稳定性能而备受瞩目，被认为是最有可能取代传统LiCoO2材料的材料之一。然而，LiNil73Col73Mnl73O2材料的循环性能却不够稳定，特别是充电电压达到4. 5或4. 6V时，常伴随着较大的容量衰减。在LiNi1/3Co1/3Mn1/302材料中，各过渡金属离子主要以Ni2+，Co3+和Mn4+的化学价态存在，Mn4+在整个2. 0-4. 8V的区间不参与氧化还原反应，这表明提高材料循环过程中结构稳定性的途径之一是，选取合适的适量金属离子取代Ni，Co和Mn,从而改善LiNiliZ3ColiZ3Mnv3O2材料的电化学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种循环性能佳、比容量高的复合掺杂锂离子电池正极材料。本专利技术的另一目的是提供所述材料的制备方法。一种复合掺杂锂离子电池正极材料，具有如下化学通式Li (Niv3Cov3Mn1Z3) FxMxCVyCly，其中，M 为 Ti、Mg、Al 或 Cr，O < x ^ O. I,O < y ^ O. 15。进一步，O.02 彡 X 彡 O. 1,0. 03 彡 y 彡 O. 15。所述复合掺杂锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤(1)将水溶性的镍盐、钴盐、锰盐、锂盐和M盐及螯合剂溶于水中，再用氨水调节pH值至7 7. 5，所述 M 为 Ti、Mg、Al 或 Cr ；(2)将步骤(I)得到的溶液在70 80°C下搅拌加热，得到凝胶体；(3)将步骤(2)所得凝胶体烘干，得到干凝胶体；(4)将干凝胶体在450 600°C下预烧5 8小时，得到前驱体；(5)步骤(4)所得前驱体粉碎后在800 950°C下煅烧，即得到所述复合掺杂锂离子电池正极材料。进一步，所述镍盐、钴盐、锰盐、锂盐和M盐按照镍、钴、锰、锂与M的摩尔比为(1-x)/3: (1-x)/3: (1-x)/3: l:x 加入，其中 O < x ^ O. I。进一步，所述镍盐、钴盐和锰盐的总摩尔量与螯合剂的摩尔比为I: (I I. 2)。进一步，所述镍盐为Ni(CH3C00H)2、Ni (N03)2> NiCl2, Ni (OH)2 中的至少一种，所述钴盐为 Co (CH3COOH) 2、Co (NO3) 2、CoCl2, Co (OH)2 中的至少一种，所述锰盐为 Mn (CH3COOH) 2、MnCl2, Mn(OH)2中的至少一种，所述锂盐为CH3C00HLi、LiN03、LiCl或LiOH中的至少一种，所述 M 盐为 Mg (NO3) 2、C16H36O4Ti、Al (NO3) 3 或 Cr (NO3) 3。3进一步，所述螯合剂为柠檬酸和/或酒石酸。进一步，步骤(5)中煅烧的时间为15 25小时。进一步，所述镍盐、钴盐、锰盐和锂盐中至少有一种使用含氯离子的盐，含氯离子的盐按溶液中锂离子与氯离子的摩尔比为l:y加入，O < y ^ O. 15。步骤(2)的加热时间为8 10小时。本专利技术的有益效果(1)本专利技术所制备正极材料颗粒均匀，表面光滑，结晶性能好；(2)本专利技术通过向LiNi1/3Co1/3Mn1/302正极材料掺入Ti、Mg、Al或Cr取代部分的Ni、Co和Mn，掺入Cl取代部分的0，使正极材料具有比容量高，循环性能好等特征，在O. 5C下70次循环容量保持为90. 7%，O. IC下首次放电比容量和库伦效率分别为200. OmAh/g和89. 7% ；适合大规模化生产，可以用于锂离子电池正极材料使用。附图说明图I本专利技术正极材料的XRD图谱，其中曲线a、b、c、d、e分别是Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)ο.96^§0.ο4〇ι.95CI0.os、Li (Ni1Z3Co1Z3Mn1Z3) 0.gsTio.02O1.95CI0.os、Li (Ni1Z3Co1Z3Mn1Z3) 0.θθΤ ο.04Ο1.95CI0.os、Li (Ni1Z3Co1Z3Mn1Z3) 0.96^1(1.04O1.95CI0.05、Li (Ni1Z3Co1Z3Mn1Z3) 0. QsGrci04OL95Cli105o图2 是 Li (Nil73Col73Mnl73)ο.96Mg0.040L95Clo.os 的 SEM 图。图3为本专利技术正极材料的循环曲线图，其中曲线a、b分别是Li (Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.96Mgo. o4〇i.95CI0. os、Li (Ni1Z3Co1Z3Mn1Z3) o.9sTio. 02O1.95CI0.05。图4 是 Li (Nil73Col73Mnl73)ο.96Ti0.040L95Clo.os 的 SEM 图。图5 是 Li (Ni1Z3Co1Z3Mnv3)a96Tiatl4Oh95Cla05 的首次充放电曲线图。图6为本专利技术正极材料的循环曲线图，其中曲线a、b、c分别是Li (Ni1/3Co1/3Mn1/3)ο. 96丁1(|. ο4〇ι. 95CI0. os、Li (Ni1Z3Co1Z3Mn1Z3) 0.96-^ I ο. 04Ο1.95CI0. os、Li (Ni1Z3Co1Z3Mn1Z3) ο. 96^γ0. 04O1.95CI0.05。具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。头施例一Li (NiliZ3ColiZ3MnliZ3) 0.98Mg0. Q2O1.97C10.03(1)将Ni (NO3) 2、Co (NO3) 2、Mn (CH3COOH) 2、LiNO3' Mg (NO3) 2 和 LiCl 按摩尔比为 O. 98/3:O.98/3:0. 98/3:0. 97:0. 02:0. 03称取，溶于去离子水中，混合均匀后加入浓度为O. 5mol/L的酒石酸水溶液，然后滴加入质量百分浓度为15%的氨水溶液调节pH值为7 ;所述镍盐、钴盐和锰盐的总摩尔量与酒石酸的摩尔比为1:1 ;(2)将步骤(I)得到的混合溶液于70°C的水浴中加热以蒸发水分，加热时间为8小时，并不断搅拌，搅拌速度为300转/分钟，得到凝胶体；(3)将凝胶体于鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为120°C，烘干时间为10小时，得到干凝胶体；(4)将干燥的凝胶体进行预烧，预烧温度为450°C，预烧时间为5小时，得到前驱体；前驱体自然冷却至室温后于球磨机中研磨O. 5小时，将研磨后的前驱体在800°C下进行煅烧，煅烧时间为15小时，煅烧后自然冷却至室温后再次在球磨机上研磨O. 5小时，即得到所述的复合掺杂锂离子电池正极材料Li (Nil73Col73Mnl73)0.^02Ol97CI0.03°头施例_■Li (NiliZ3ColiZ3MnliZ3) 0.96Mg0. Q4O1.95C10.05(1)将Ni (CH3COOH) 2、Co (CH3COOH) 2、Mn (CH3COOH) 2、CH3COOHLi、Mg (NO3) 2 和 LiCl 按摩尔比为O. 96/3:0. 96/3:本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合掺杂锂离子电池正极材料，其特征在于：具有如下化学通式Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1？xMxO2？yCly？，其中，M为Ti、Mg、Al或Cr，？0＜x≤0.1，0＜y≤0.15。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张海朗，刘水香，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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