專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)電源材料制備和鋰離子電池正極材料領(lǐng)域，涉及一種制備鋰離子電池正極材料的方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池具有能量密度大，循環(huán)壽命長(zhǎng)，重量輕、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是新一代高效便攜式化學(xué)電源?，F(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)電通訊、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦及空間技術(shù)等方面。隨著鋰離子電池能量密度和功率密度的進(jìn)一步提升，將逐步應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)(EV)、混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)以及大規(guī)模儲(chǔ)電等領(lǐng)域。正極材料對(duì)鋰離子動(dòng)力電池的電池電化學(xué)性能、安全性、成本等起著決定性作用， 其發(fā)展受到了廣泛關(guān)注，且極具緊迫性?，F(xiàn)階段主要的商品化的鋰離子電池正極材料主要為L(zhǎng)iCoO2, LiFePO4, LiMn2O4, LiMnxNiyCo(1_x_y)O2 (0 < χ, y < 0. 5)等。其中LiCoA由于Co3+具有毒性，且鈷為稀缺資源， 材料成本高，安全性差；LiMn2O4容量只有120mAh/g左右，容量偏低，且在循環(huán)過(guò)程中易發(fā)生 Jahn-Teller歧變，影響材料的循環(huán)穩(wěn)定性能，材料的高溫性能亦欠佳；LiFePO4由于其本征電子和離子導(dǎo)電性差，且難以合成純相，以及實(shí)現(xiàn)容量和振實(shí)密度兼顧。近階段，新體系鋰離子電池Li-S電池受到人們關(guān)注，其中正極材料S的可逆容量達(dá)到800mAh/g以上，但面臨著其多硫化物在電解質(zhì)中溶解的飛梭現(xiàn)象導(dǎo)致其容量的衰減，材料的循環(huán)穩(wěn)定性較差，而單質(zhì)鋰容易在表面形成SEI膜，枝晶，溶解的多硫化物的沉積等問(wèn)題，影響材料的循環(huán)性， 特別是安全性。LiMnxNiyCo(1_x_y)O2 (O < χ, y < 0. 5)綜合 LiCo02、LiMnO2 和 LiNiR 的優(yōu)點(diǎn)， 得到很多研究小組的關(guān)注。而同為此類(lèi)層狀材料的另一種基于巖鹽結(jié)構(gòu)Li2MnO3的富鋰正極材料 Li[LixMnyM(1_x_y)]02(0 < x,y < 0. 5，M = Mna5Nia5 或 M = Mnx’Niy’Co(1_x’v)，O < x，， I' < 0. 5)近年來(lái)開(kāi)始廣受關(guān)注，此類(lèi)材料的比容量高達(dá)200mAh/g 300mAh/g(理論容量 300mAh/g左右)，可以滿(mǎn)足未來(lái)鋰離子動(dòng)力電池高比能量的需求，也是現(xiàn)階段最有希望、最有潛力的動(dòng)力鋰離子電池正極材料之一。加拿大Jeff Dahn研究小組以L(fǎng)iOH為沉淀劑，合成前軀體NixMn(1_x) (OH)2,首次制備出性能優(yōu)異的二元富鋰正極材料Li [NixLi 1/3_2x/3Mn2/3_x/3]O2。韓國(guó)Hong和Park研究小組將溶膠前軀體采用簡(jiǎn)單燃燒法合成富鋰材料Li [NixLi1/3_2x/3Mn2/3_x/3] O2，在20mA/g時(shí)首次放電容量最高可達(dá)^8mAh/g。日本NEDO資助研發(fā)的一類(lèi)Lih(Fea2Nia2Mna6)1J2富鋰材料其放電比容量也能大于250mAh/g。武漢大學(xué)楊漢西小組采用聚合物熱解方法合成性能較佳Li [Liai2Nia32Mna56]O2。吉林大學(xué)陳崗、魏英進(jìn)小組對(duì)富鋰中鋰離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研專(zhuān)利申請(qǐng)“富鋰錳基正極材料及其制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?00910186311. 0)公開(kāi)了富鋰錳基正極材料 Li[Li(1_2x)/3Nix_aMyMn(2_x)/3_b]02(M = Co、Al、Ti、Mg、Cu)及其制備方法； 專(zhuān)利申請(qǐng)“一種高倍率富鋰材料的改性方法”(申請(qǐng)?zhí)?00910085461.2)公開(kāi)了一種對(duì)富鋰正極材料LULixNi^i/MiVh/JAa/S彡χ彡1/3)進(jìn)行Mr^2包覆處理來(lái)改善材料倍率性能的方法；專(zhuān)利申請(qǐng)“鋰離子電池正極材料氧化鎳鈷錳鋰”(申請(qǐng)?zhí)?00610130302. 6) 公布了一種富鋰型層狀結(jié)構(gòu)的氧化鎳鈷錳鋰正極材料；專(zhuān)利申請(qǐng)“一種高容量鋰離子電池復(fù)合正極材料的制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?200910303612. 7,200910043712. 0)公開(kāi)了利用球磨結(jié)合固相燒結(jié)工藝制備富鋰正極材料的方法；專(zhuān)利申請(qǐng)“一種鋰離子電池正極材料 Li 1+x(CoyMnzNi^山-凡及其制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?00610150194.9)公開(kāi)了一種利用可溶性無(wú)機(jī)鹽溶液與可溶性強(qiáng)堿溶液共沉淀制備前驅(qū)體，再與含鋰化合物燒結(jié)生成富鋰正極材料的方法。在這類(lèi)富鋰正極材料的制備工藝中，前驅(qū)體中Ni、Co和Mn分布是否均勻是影響材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的重要因素。當(dāng)前最常用的制備方法是氫氧化物共沉淀法，即先制備 Ni、Co、Mn氫氧化物共沉淀前驅(qū)體，然后再加入鋰鹽，經(jīng)高溫處理后制得。這是因?yàn)镹i、Co、 Mn氫氧化物沉淀中，Ni、Co和Mn的分散非常均勻，最后制得的富鋰材料具有更好的晶形，性能也比高溫固相法等其他方法好。然而在氫氧化物共沉淀法制備過(guò)程中二價(jià)錳(II)易被氧化成四價(jià)錳(IV)，導(dǎo)致制備工藝重復(fù)性差，易產(chǎn)生雜相，產(chǎn)物波動(dòng)大，從而嚴(yán)重影響了最終產(chǎn)物的性能。因此，在氫氧化物共沉淀法制備材料時(shí)，常常需要使用氬氣保護(hù)，這使得反應(yīng)復(fù)雜化，增加了控制難度，同時(shí)氬氣的使用提高了成本。鑒于此，我們首次將草酸根做沉淀劑引入到富鋰材料的合成中，以在常溫非堿性條件下穩(wěn)定的草酸元共沉淀物作為前軀體合成富鋰材料，使材料的嵌脫理容量和循環(huán)性能明顯改善。此外，雖然富鋰材料Li[LixMnyM(1_x_y)]02(0 < χ, y < 0. 5, M = Mna5Nia5 或 M = MrvNiy,COa_x,_y,)，0 < χ’，y’ <0.5)具有極高的比容量，但國(guó)內(nèi)外研究表明，這類(lèi)材料存在以下問(wèn)題材料本征的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性不佳導(dǎo)致倍率性能、大電流放電性能差； 對(duì)于材料性能的穩(wěn)定性，不同文獻(xiàn)的報(bào)道存在很大差異；材料中的成分受到電解液的侵蝕導(dǎo)致循環(huán)性不佳；材料的首次充放電效率較低。因此，針對(duì)富鋰材料在倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能的問(wèn)題，本發(fā)明利用氧化石墨烯在富鋰材料表面原位還原成石墨烯的方法，擬通過(guò)均勻包覆摻雜具有高電導(dǎo)率和高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的石墨烯，來(lái)改善材料的倍率和循環(huán)性能。為解決這類(lèi)材料應(yīng)用于動(dòng)力電池正極材料的關(guān)鍵難點(diǎn)，應(yīng)該從制備工藝的創(chuàng)新著手，提出解決手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)富鋰正極材料Li[LixMnyM(1_x_y)]02(0 < χ, y < 0. 5, M = Mn0.5NiQ. 5 或 M = Mrv Niy, Co (1_x, _y,)，0 < χ，，y，< 0. 5)存在的問(wèn)題，提出了一種新的制備方法，這種方法成本低廉，簡(jiǎn)便易行。首先，草酸鹽共沉淀法制備的前驅(qū)體比較穩(wěn)定，可以避免二價(jià)錳(II)在溶液中被空氣氧化，最后得到Ni、Co和Mn等金屬元素達(dá)到原子級(jí)均勻分布的草酸鹽固溶體，使得制備的富鋰正極材料具有很高的電化學(xué)活性。其次，利用原位還原氧化石墨烯的方法，在富鋰材料表面均勻包覆一層具有高電導(dǎo)率的石墨烯材料，可明顯改善富鋰材料的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽以一定化學(xué)計(jì)量比溶于去離子水中，攪拌，得到均勻的混合溶液；按鎳鹽、鈷鹽和錳鹽中金屬離子的總摩爾數(shù)，稱(chēng)取含相同摩爾數(shù)草酸根離子的草酸或者可溶性的草酸鹽，溶于去離子水中得到第二種水溶液；將上述兩種水溶液等體積均勻的滴入不斷攪拌的反應(yīng)器中，充分混合后將反應(yīng)器密封，置于100 200°C烘箱中，繼續(xù)反應(yīng)3 24小時(shí)，冷卻，得到鎳鈷錳分布均勻的草酸鹽共沉淀物，在沉淀過(guò)程中，溶液的pH值控制在 4 8. 5之間；共沉淀物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后與一定化學(xué)計(jì)量比的鋰鹽均勻混合得到前軀體，在空氣氛圍中將前軀體先在400 600°C下恒溫預(yù)燒3 8小時(shí)，然后壓成片狀，再在 700°C 950°C溫度下燒結(jié)6 18小時(shí)得到富鋰氧化物L(fēng)i [LixMnyM(1_x_y)] O2 (0<x,y<0. 5, M = Mna5Nia5 或11 = MrvNiy, Co(1_x,_y,)，0 < x，，y，彡 0. 5)；將富鋰氧化物研磨成粒徑在 0. 1 1 μ m的粉末，運(yùn)用超聲處理，將粉末均勻分散在濃度為0. 1 10mg/ml的單層或多層氧化石墨烯水溶液中，然后加入一定化學(xué)計(jì)量比的維生素C水溶液，攪拌，使氧化石墨烯在富鋰氧化物粉末表面原位還原成石墨烯，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥，得到鋰離子電池富鋰正極材料。上述的可溶性的草酸鹽為草酸鈉、草酸鉀、草酸三氫鉀和草酸銨中的一種或者幾種。上述的鎳鹽為乙酸鎳、硝酸鎳、硫酸鎳和氯化鎳中的一種或幾種；上述的鈷鹽為乙酸鈷、硝酸鈷、硫酸鈷和氯化鈷中的一種或幾種，上述的錳鹽為乙酸錳、硝酸錳、硫酸錳和氯化錳中的一種或幾種。上述的含鋰化合物為氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰和氯化鋰中的一種或者幾種。上述的氧化石墨烯水溶液通過(guò)酸法剝離工藝制得，成本低廉，純度較高。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于第一，由于用草酸鹽代替氫氧化物作為沉淀劑，反應(yīng)生成草酸鹽沉淀，由于草酸錳 (II)在比氫氧化錳(II)在水中更穩(wěn)定，因此避免了二價(jià)錳(II)的氧化，從而避免雜相的產(chǎn)生，使用共沉淀法制備前軀體時(shí)反應(yīng)過(guò)程不用惰性氣體保護(hù)，簡(jiǎn)化了反應(yīng)，節(jié)省了成本；產(chǎn)物電化學(xué)活性高，比容量大于250mAh/g，循環(huán)性能好；且該方法工藝重復(fù)性好，產(chǎn)物物化性能波動(dòng)小。第二，采用氧化石墨烯原位還原工藝，可對(duì)富鋰材料實(shí)現(xiàn)石墨烯的均勻包覆，可明顯改善富鋰材料的倍率和循環(huán)穩(wěn)定性能。


圖1采用本發(fā)明方法制備的富鋰正極材料Li [Ni圖2采用本發(fā)明方法制備的富鋰正極材料Li [Ni圖3采用本發(fā)明方法制備的富鋰正極材料Li [Ni
具體實(shí)施例方式實(shí)施實(shí)例1 制備富鋰正極材料Li [Nia2Lia2Mnt 0. 2, y = 0. 2, M = Mna5Nia5)。在室溫下，把一定量的硝酸鎳、硝酸錳的混合物(其中鎳離子和錳離子的比例為 1 1)和草酸銨分別溶解在水中。將草酸銨溶液與混合物溶液均勻滴入反應(yīng)器中，充分混合，反應(yīng)，然后將反應(yīng)器密封，置于180°C烘箱中，12小時(shí)候取出，自然冷卻，生成鎳錳分布
0.2Li0.2Mn0.6]02 的 XRD 衍射圖譜。 0.2Li0.2Mn0.6]02的掃描電鏡照片。 0.2Li0.2Mn0.6]02的循環(huán)性能曲線(xiàn)。
,6]02,即 Li[LixMnyM(1_x_y)]02(X =均勻的草酸鹽共沉淀。將草酸鹽沉淀用去離子水洗滌數(shù)次，過(guò)濾，烘干。將烘干的沉淀粉末一定量的碳酸鋰研磨均勻，在450°C下恒溫預(yù)燒6小時(shí)，冷卻后壓成片狀，在850°C下煅燒12 小時(shí)得到結(jié)晶良好，電化學(xué)性能良好的富鋰氧化物L(fēng)i [Nia2Lia2Mna JO2。將富鋰氧化物研磨成粉末，運(yùn)用超聲處理，將粉末均勻分散在濃度為3mg/ml的單層或多層氧化石墨烯水溶液中，然后加入一定化學(xué)計(jì)量比的維生素C水溶液，攪拌，使氧化石墨烯在富鋰氧化物粉末表面原位還原成石墨烯，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥，得到鋰離子電池富鋰正極材料。說(shuō)明書(shū)附1正是該富鋰正極材料Li [Nia2Lia2Mna6川2樣品的XRD圖譜。XRD 圖譜中在2 θ =20° 25°之間都可以觀察到一些較弱的衍射峰，這些衍射峰是由于Li+ 和Mn4+在過(guò)渡金屬層較小范圍內(nèi)的有序排列形成超晶格造成的。在C2/m空間群的Li2MnO3 的晶胞中，Li+和Mn4+在過(guò)渡金屬層中有序排列，因此在其標(biāo)準(zhǔn)XRD譜圖中，也存在20° 25°的特征衍射峰。而在Li [Nia2Lia2Mntl. JO2的XRD譜圖中出現(xiàn)了 20° 25°之間的微弱衍射峰，表明在較小范圍內(nèi)存在微小的Li2MnO3相疇，表明Li [Nia2Lia2MnaJO2是以 Li2MnO3-LiNia5Mna5O2固溶體的形式存在。除了 20° 25°之間的這些微弱的衍射峰，其他較強(qiáng)的衍射峰強(qiáng)度都很高，這些衍射峰與LiNia5Mnc^2特征衍射峰相似，可以簡(jiǎn)單將這些較強(qiáng)的衍射峰歸于具有Rlm對(duì)稱(chēng)性的O3-LiCoO2型的層狀結(jié)構(gòu)的特征峰。另外XRD圖譜上 (006)/(102)及(008)/(110)兩對(duì)峰清晰地裂分開(kāi)來(lái)，表明合成的Li [Nia2Lia2Mna6] O2表現(xiàn)出良好的層狀結(jié)構(gòu)特征。說(shuō)明書(shū)附2是該富鋰正極材料Li [Nia2Lia2MnciJO2樣品的掃描電鏡圖，從圖2 可以看出材料顆粒呈球狀，顆粒的平均直徑小于500nm，在小范圍內(nèi)有團(tuán)聚發(fā)生，顆粒表面的絮狀物為石墨烯材料。說(shuō)明書(shū)附3是該富鋰正極材料Li [Nia2Lia2MnciJO2樣品的放電容量循環(huán)圖。 首次放電比容量在2^mAh/g，在10周循環(huán)后放電容量上升到^)mAh/g，在循環(huán)到第30周， 可逆放電比容量仍然保持在^OmAh/g左右。實(shí)施實(shí)例2 制備富鋰正極材料 Li [Lia2Mna54C0ai3NiaJO2,即 Li [LixMnyM(1_x_y)] O2 (χ = 0. 2, y = 0. 4, M = Mn0 5Nici 5Coci 5)。在室溫下，把一定量的硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳的混合物(其中鎳離子、鈷離子和錳離子的比例為1 1 1)和草酸鈉分別溶解在水中。將草酸鈉溶液與混合物溶液均勻滴入反應(yīng)器中，充分混合，反應(yīng)，然后將反應(yīng)器密封，置于200°c烘箱中，12小時(shí)候取出，自然冷卻，生成鎳鈷錳分布均勻的草酸鹽共沉淀。將草酸鹽沉淀用去離子水洗滌數(shù)次， 過(guò)濾，烘干。將烘干的沉淀粉末一定量的碳酸鋰研磨均勻，在500°C下恒溫預(yù)燒5小時(shí)， 冷卻后壓成片狀，在800°C下煅燒15小時(shí)得到結(jié)晶良好，電化學(xué)性能良好的富鋰氧化物 Li [Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13] O2。將富鋰氧化物研磨成粉末，運(yùn)用超聲處理，將粉末均勻分散在濃度為5mg/ml的單層或多層氧化石墨烯水溶液中，然后加入一定化學(xué)計(jì)量比的維生素C水溶液，攪拌，使氧化石墨烯在富鋰氧化物粉末表面原位還原成石墨烯，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥，得到鋰離子電池富鋰正極材料。XRD 測(cè)試表明 Li [Lia2Mna54Coai3NiaJO2 是以 Li2MnO3-LiNia5Mna5A 固溶體的形式存在。掃面電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒的平均直徑小于400nm。恒流充放電實(shí)驗(yàn)表明，材料的可逆嵌脫鋰容量達(dá)到^9mAh/g。實(shí)施實(shí)例3 制備富鋰正極材料 Li [Lia2Mntl4Coa2Nia2] O2，即 Li [LixMnyM(1_x_y)] O2 (χ=0. 2, y = 0. 2, M = Mna5Nia5Coa5)。在室溫下，把一定量的硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳的混合物(其中鎳離子、鈷離子和錳離子的比例為1 1 1)和草酸鈉分別溶解在水中。將草酸鈉溶液與混合物溶液均勻滴入反應(yīng)器中，充分混合，反應(yīng)，然后將反應(yīng)器密封，置于150°C烘箱中，18小時(shí)候取出， 自然冷卻，生成鎳鈷錳分布均勻的草酸鹽共沉淀。將草酸鹽沉淀用去離子水洗滌數(shù)次，過(guò)濾，烘干。將烘干的沉淀粉末一定量的碳酸鋰研磨均勻，在下恒溫預(yù)燒4. 5小時(shí)， 冷卻后壓成片狀，在900°C下煅燒10小時(shí)得到結(jié)晶良好，電化學(xué)性能良好的富鋰氧化物 LULiMMnuCoMN^JA。將富鋰氧化物研磨成粉末，運(yùn)用超聲處理，將粉末均勻分散在濃度為％ig/ml的多層氧化石墨烯水溶液中，然后加入一定化學(xué)計(jì)量比的維生素C水溶液，攪拌，使氧化石墨烯在富鋰氧化物粉末表面原位還原成石墨烯，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥，得到鋰離子電池富鋰正極材料。XRD 測(cè)試表明 Li [Li0.2Mn0.4Co0.2Ni0.2] O2 是以 Li2MnO3-LiNia 5Mn0.502 固溶體的形式存在。掃面電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒的平均直徑小于500nm。恒流充放電實(shí)驗(yàn)表明，材料的可逆嵌脫鋰容量大于^OmAh/g。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，其特征在于將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽以一定化學(xué)計(jì)量比溶于去離子水中，攪拌，得到均勻的混合溶液；按鎳鹽、鈷鹽和錳鹽中金屬離子的總摩爾數(shù)，稱(chēng)取含相同摩爾數(shù)草酸根離子的草酸或者可溶性的草酸鹽，溶于去離子水中得到第二種水溶液；將上述兩神水溶液等體積均勻的滴入不斷攪拌的反應(yīng)器中，充分混合后將反應(yīng)器密封，置于100 200°C烘箱中，繼續(xù)反應(yīng)3 M小時(shí)，冷卻，得到鎳鈷錳分布均勻的草酸鹽共沉淀物，在沉淀過(guò)程中，溶液的PH值控制在4 8. 5之間；共沉淀物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后與一定化學(xué)計(jì)量比的鋰鹽均勻混合得到前軀體，在空氣氛圍中將前軀體先在400 600°C下恒溫預(yù)燒3 8小時(shí)，然后壓成片狀，再在700°C 950°C溫度下燒結(jié) 6 18 小時(shí)得到富鋰氧化物 Li [LixMnyM(1_x_y)]02(0 < χ, y < 0. 5, M = Mna5Nia5 或 M = MrvNiy,COa_x,_y,)，0 <x’，y' ^ 0. 5)；將富鋰氧化物研磨成粒徑在0. 1 1 μ m的粉末，運(yùn)用超聲處理，將粉末均勻分散在濃度為0. 1 10mg/ml的氧化石墨烯水溶液中，然后加入一定化學(xué)計(jì)量比的維生素C水溶液，攪拌，使氧化石墨烯在富鋰氧化物粉末表面原位還原成石墨烯，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥，得到鋰離子電池富鋰正極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，所述的可溶性的草酸鹽為草酸鈉、草酸鉀、草酸三氫鉀和草酸銨中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，所述鎳鹽為乙酸鎳、硝酸鎳、硫酸鎳和氯化鎳中的一種或幾種；所述鈷鹽為乙酸鈷、硝酸鈷、硫酸鈷和氯化鈷中的一種或幾種，所述錳鹽為乙酸錳、硝酸錳、硫酸錳和氯化錳中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池富鋰正極材料的制備方法，所述的鋰鹽為氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰和氯化鋰中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種制備富鋰正極材料Li[LixMnyM(1-x-y)]O2(0＜x，y＜0.5，M＝Mn0.5Ni0.5或M＝Mnx’Niy’Co(1-x’-y’)，0＜x’，y’＜0.5)的方法。首先，利用水熱輔助草酸鹽共沉淀法制備穩(wěn)定的前驅(qū)體，這樣可以避免二價(jià)錳(II)在溶液中被空氣氧化，最后得到Ni、Co和Mn等金屬元素達(dá)到原子級(jí)均勻分布的草酸鹽固溶體，并使得制備的富鋰正極材料具有很高的電化學(xué)活性；其次，利用原位還原氧化石墨烯的方法，在富鋰材料表面均勻包覆一層具有高電導(dǎo)率的石墨烯材料，可以明顯改善富鋰材料的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。該制備方法在反應(yīng)過(guò)程不用惰性氣體保護(hù)，簡(jiǎn)化了反應(yīng)，節(jié)省了成本；所制備的富鋰正極材料顆粒均勻，電化學(xué)活性高，比容量大于250mAh/g；產(chǎn)物倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能良好；該制備方法工藝重復(fù)性好，不同批次制備的材料物化性能波動(dòng)很小。
文檔編號(hào)H01M4/1391GK102244236SQ20111015515
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者包麗穎, 盧華權(quán), 吳鋒, 李寧, 蘇岳鋒, 陳實(shí) 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)