專利名稱：Li₂MnO₃和LiCoO₂的復(fù)合正極材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域中的一種Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料。
背景技術(shù)：
由于鋰離子電池具有高電壓、高容量、循環(huán)壽命長、安全性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、動力裝置、航空航天、空間技術(shù)等領(lǐng)域。鈷酸鋰(LiCoO2)是目前已商業(yè)化廣泛使用的正極材料，但其在充放電過程中若電壓大于4. 2V，其極易發(fā)生相變，由層狀結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變?yōu)轭惲⒎浇Y(jié)構(gòu)相，導(dǎo)致鋰離子脫嵌過程中結(jié)構(gòu)非常不穩(wěn)定，電化學(xué)性能不理想，因此需要對其做進一步改性。目前已有的針對鈷酸鋰材料的修飾改性方法均采用兩步法，其特點為先制備正極活性材料后再進行修飾，這樣就使生產(chǎn)過程較為繁瑣，而且增加了制造成本。更為重要的是這些修飾方法均采用電化學(xué)惰性的修飾材料，這樣就使整個正極材料的理論容量有所下降，而且有可能帶來一些新的問題。比如采用Al2O3或AlF3包 覆LiCoO2，兩種都額外加入一道生產(chǎn)工序，使操作復(fù)雜化；后者包覆時還會產(chǎn)生HF氣體，從環(huán)保和能源節(jié)約方面考慮都是不可取的。本發(fā)明利用Li2MnO3結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特征，抑制充放電過程中LiCoO2的相變，以提高Li2MnO3和LiCoO2復(fù)合正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和充放電電壓窗口。工藝上采用一步法制備比容量高、循環(huán)性能好的Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料，工藝過程簡單，易于控制，具有大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料。本發(fā)明所提供的Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料,是符合XLi2MnO3 yLiCo02化學(xué)計量比的Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合氧化物，其中0. 025 ^ x ^ 0. 15, x+y = I ;所述Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料作為鋰離子電池的正極材料，不但可以用于正常充放電，而且可以用于快速充電或者緩慢充電。本發(fā)明提供的Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料的制備方法包括以下步驟(I)使金屬離子 Li Mn Co 的比例為 I. 025 0. 025 0. 975
I.15 0. 15 0.85，首先稱取鋰鹽、錳鹽和鈷鹽，將稱取的金屬鹽研磨混勻，得到金屬鹽混合物；(2)按總的金屬離子與氫氧根的摩爾比為I : I I : 5的比例稱取氫氧化物，并加入步驟(I)中得到的金屬鹽混合物中，將金屬鹽和氫氧化物充分混合后干燥，得到金屬鹽和氫氧化物的混合物；(3)將步驟(2)獲得的金屬鹽和氫氧化物混合物再次研磨，并進行熱處理，先于低溫下處理一段時間，后升溫到高溫再處理一段時間，隨爐冷卻至室溫，得到塊狀物；(4)將步驟(3)得到的塊狀物用去離子水洗滌幾次后干燥，得到粉體；(5)將步驟(4)獲得的粉體高溫處理一段時間，熱處理后的粉體進行冷卻處理后，獲得Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料粉末。
上述步驟(I)中的鋰鹽為碳酸鋰、乙酸鋰、草酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰中的一種或幾種；錳鹽為碳酸錳、乙酸錳、草酸錳、硝酸錳、氯化錳中的一種或幾種；鈷鹽為碳酸鈷、乙酸鈷、草酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷中的一種或幾種。步驟⑵中的氫氧化物為氫氧化鈉；干燥處理的溫度為80°C 180°C，處理時間為I 6h0步驟(3)中低溫?zé)崽幚頊囟葹?00 450°C，時間為I 6h ;高溫?zé)崽幚頊囟葹?00°C~ 1000°C，時間為 3 16h。步驟⑷中干燥處理的溫度為80°C 180°C，時間為I 6h。步驟(5)中高溫?zé)崽幚頊囟葹?00°C 1000°C，時間2 8h ;冷卻處理方式為室溫下淬火、液氮中淬火、冰水混合物中淬火。本發(fā)明采用一步法制備Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料，通過利用金屬鹽和氫氧化物室溫反應(yīng)生成的產(chǎn)物鹽作為反應(yīng)的熔劑，在制備LiCoO2的過程中同時合成Li2MnO3,大大提高了 Li2MnO3的分散均勻程度和產(chǎn)品的均一性。利用Li2MnO3穩(wěn)定充放電過程中LiCoO2的結(jié)構(gòu)，抑制高充電電壓下的LiCoO2的相變，以提高LiCoO2正極材料的電化學(xué)性能。本發(fā)明采用的原料來源廣泛，工藝工程簡單，易于控制，重復(fù)性好，可以規(guī)?；铣桑豢梢岳矛F(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備而不需引入新的設(shè)備，節(jié)約了生產(chǎn)成本；無需額外加入生產(chǎn)工序，克服了修飾改性與正極材料生產(chǎn)不同步的問題。本發(fā)明利用Li2MnO3穩(wěn)定LiCoO2正極材料的結(jié)構(gòu)，不僅可以提高LiCoO2正極材料的比容量、提高循環(huán)壽命，而且可以有效改善LiCoO2E極材料在高倍率和高低溫條件下的電化學(xué)性能。如用0. 05Li2Mn03 *0. 95LiCo02復(fù)合正極材料粉體作為電極，在室溫下以SOmAg—1的電流密度進行充放電，其放電比容量為172mAh g'經(jīng)過25次循環(huán)后，仍保持157mAh g'容量保持率達到91. 3% ;在45. 4°C高溫下，以SOmAg—1的電流密度進行充放電，其放電比容量為160mAh ,經(jīng)過25次循環(huán)后，仍保持150mAh *g_1,容量保持率達到93. 8%;在-10°C低溫下，以SOmAg—1的電流密度進行充放電，其放電比容量 為156mAh g'經(jīng)過25次循環(huán)后，仍保持15ImAh g_\容量保持率達到96. 8%。用本發(fā)明制備的復(fù)合正極材料生產(chǎn)的鋰離子電池，不但可以用于正常充放電電路，而且可以用于快速充電或者緩慢充電電路。采用本發(fā)明制備的Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料是一種非常具有應(yīng)用前景的鋰離子電池電極材料。


圖I為實施例10. 075Li2Mn03 0. 925LiCo02復(fù)合正極材料粉體的X-射線衍射圖P曰。圖2為實施例I用0. 075Li2Mn03 0. 925LiCo02復(fù)合正極材料粉體作為正極在50mAg^, IOOmAg^1, 300mAg^,500mAg^時的首次恒流充放電曲線。圖3為實施例I用0. 075Li2Mn03 0. 925LiCo02復(fù)合正極材料粉體作為正極在50mAg_1, IOOmAg-1, 300mAg_1, 500mAg_1 時的循環(huán)性能曲線。圖4為實施例I用0. 075Li2Mn03 0. 925LiCo02復(fù)合正極材料粉體作為正極在50mA g'IOOmA g'300mA g'500mA g—1的充放電電流密度和45. 4°C下的首次恒流充放電曲線。圖5為實施例I用0. 075Li2Mn03 0. 925LiCo02復(fù)合正極材料粉體作為正極在充電電流密度為SOOmAg—1，放電電流密度為SOmAg'lOOmAg'SOOmAg—1和SOOmAg—1時的首次恒流充放電曲線。
具體實施例方式本發(fā)明的主要實施過程是(I)使金屬離子 Li Mn Co 的比例為 I. 025 0. 025 0. 975
1.15 0. 15 0.85，首先稱取鋰鹽、錳鹽和鈷鹽，將稱取的金屬鹽研磨混勻，得到金屬鹽混合物；(2)按總的金屬離子與氫氧根的摩爾比為I : I I : 5的比例稱取氫氧化物，并加入步驟(I)中得到的金屬鹽混合物中，將金屬鹽和氫氧化物充分混合后干燥，得到金屬鹽和氫氧化物的混合物；
(3)將步驟(2)獲得的金屬鹽和氫氧化物混合物再次研磨，并進行熱處理，先于低溫下處理一段時間，后升溫到高溫再處理一段時間，隨爐冷卻至室溫，得到塊狀物；(4)將步驟(3)得到的塊狀物用去離子水洗滌幾次后干燥，得到粉體；(5)將步驟(4)獲得的粉體高溫處理一段時間，熱處理后的粉體進行冷卻處理后，獲得Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料粉末。以下通過實例進一步闡明本發(fā)明的特點，但不局限于實施例。下述實施例中的實驗方法，如無特別說明，均為常規(guī)方法。實施例I :0. 075Li2Mn03 0. 925LiCo02 復(fù)合正極材料以乙酸鋰，乙酸錳，乙酸鈷及氫氧化鈉為起始原料，將I. 5mmol乙酸錳、18. 5mmol乙酸鈷、25. 8mmol乙酸鋰在室溫下球磨0. 5h，再加入137. 4mmol氫氧化鈉在室溫下球磨
2.5h，得到混料，氫氧化鈉與總的金屬離子的摩爾比為3 I?；炝嫌?80°C干燥3h后將其研磨成粉末裝入坩堝。于箱式爐內(nèi)以4°C /min的升溫速度升溫到350°C下加熱3h，再升溫至|J900°C下加熱10h，然后隨爐冷卻至室溫。用去離子水洗滌幾次后過濾，將濾渣在180°C干燥3h，待樣品干燥后轉(zhuǎn)入坩堝內(nèi)，在箱式爐內(nèi)900°C加熱處理6h，并于室溫下退火，即可得到0. 075Li2Mn03 0. 925LiCo02粉體材料。粉體材料的XRD測試結(jié)果顯示，合成的粉體具有層狀巖鹽結(jié)構(gòu)(R3m)，如圖I所示。采用扣式電池進行測試，混合粉體、導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)劑PVDF (聚偏氟乙烯)的質(zhì)量比為8 I 1，金屬鋰片為對極，Imol L_1LiPF6/EC+DMC+EMC (體積比I : I : I)為電解液，聚丙烯材料為隔膜，電池測試系統(tǒng)為NEWARE TC53，充放電電壓范圍3.0 4. 4V之間，充放電電流密度分別選取50mA g'lOOmA 300mA g'500mA -g'該材料作為鋰離子電池的正極時表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能?？凼诫姵販y試結(jié)果顯不，⑴在50mA *g_1> 100mA *g_1>300mA *g_1>500mA *g_1的充放電電流密度和28°C下首次放電比容量分別為 16OmAh *g_1>154mAh *g_1> 149mAh *g_1>146mAh .g'如圖 2 所不;經(jīng)過 25 次充放電之后，它們的放電比容量分別為147mAh g_1> 141mAh g_1> 137mAh g_1> 130mAh g_S如圖 3 所示。(2)在 50mA *g_1 UOOmA 300mA 500mA *g_1 的充放電電流密度和 _10°C下首次放電比容量分別為156mAh *g_1> 149mAh *g_1> 144mAh *g_1> 138mAh 經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為15ImAh g'145mAh g'139mAh g'132mAh g' (3)在50mA g'100mA 300mA 500mA g—1的充放電電流密度和45. 4°C下首次放電比容量分別為 160mAh *g_1>149mAh *g_1>144mAh *g_1>132mAh 如圖 4 所示；經(jīng)過 25 次充放電之后，它們的放電比容量分別為15OmAh g'133mAh g'131mAh g'125mAh g' (4)快充慢放，500mA g—1 充電,50mA g'IOOmA g_1>300mA g—1 和 500mA g—1 放電的首次放電比容量分別為 162mAh g'154mAh g'143mAh g'143mAh g'如圖 5 所不;經(jīng)過 25 次充放電之后，它們的放電比容量分別為149mAh g'142mAh g'135mAh g'130mAh g'實施例2 0. 025Li2Mn03 0. 975LiCo02 復(fù)合正極材料以乙酸鋰，乙酸錳，乙酸鈷及氫氧化鈉為起始原料，將0. 5mmol乙酸錳、19. 5mmol乙酸鈷、24. 6mmol乙酸鋰在室溫下球磨0. 5h，再加入133. 8mmol氫氧化鈉在室溫下球磨
2.5h，得到混料，氫氧化鈉與總的金屬離子的摩爾比為3 I?；炝嫌?80°C干燥3h后將其研磨成粉末裝入坩堝。于箱式爐內(nèi)以4°C /min的升溫速度升溫到350°C下加熱3h，再 升溫到900°C下加熱10h，然后隨爐冷卻至室溫。用去離子水洗滌幾次后過濾，將濾渣在180°C干燥3h，待樣品干燥后轉(zhuǎn)入坩堝內(nèi)，在箱式爐內(nèi)900°C加熱處理6h，并于室溫下退火，即可得到0. 025Li2Mn03 0. 975LiCo02粉體材料。粉體材料的XRD測試結(jié)果顯示，合成的粉體具有層狀巖鹽結(jié)構(gòu)(R3m)。扣式電池測試結(jié)果顯不，⑴在50mA g'IOOmA g_1>300mA g'500mA g—1的充放電電流密度和28°C下首次放電比容量分別為158mAh g^\l47mAh g'139mAh g^\l34mAh g'經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為148mAh g—1、128mAh g \ 118mAh g \ 107mAh g、(2)在 50mA g \ IOOmA g \300mA g \500mA g 1的充放電電流密度和-10°C下首次放電比容量分別為145mAh -g^USSmAh -g^USOmAh q1、127mAh g—1，經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為140mAh g^\l35mAh g'127mAh *g_1> 125mAh .g-1。(3)在 50mA g_1>IOOmA *g_1>300mA g_1>500mA g_1 的充放電電流密度和 45. 4°C下首次放電比容量分別為 159mAh .g'MSmAh .g'MOmAh ^g-1USlmAh *g_1,經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為145mAh g^\l27mAh g^\ll5mAh g'105mAh g—1。(4)快充慢放，500mA g—1 充電,50mA g—1、IOOmA g_1>300mA g—1 和 500mA g—1放電的首次放電比容量分別為156mAh 146mAh 137mAh *g_1> 135mAh 經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為147mAh g_1> 130mAh g_1> 121mAh g_1> 112mAh g'實施例3 0. 05Li2Mn03 0. 95LiCo02 復(fù)合正極材料以乙酸鋰，乙酸錳，乙酸鈷及氫氧化鈉為原料，將Immol乙酸錳、19mmol乙酸鈷、25. 2mmol乙酸鋰在室溫下球磨0. 5h,再加入135. 6mmol氫氧化鈉在室溫下球磨2. 5h,得到混料，氫氧化鈉與總的金屬離子的摩爾比為3 I。混料于180°C干燥3h后將其研磨成粉末裝入坩堝。于箱式爐內(nèi)以4°C /min的升溫速度升溫到350°C下加熱3h，再升溫到900°C下加熱10h，然后隨爐冷卻至室溫。用去離子水洗滌幾次后過濾，將濾渣在180°C干燥3h，待樣品干燥后轉(zhuǎn)入坩堝內(nèi)，在箱式爐內(nèi)900°C加熱處理6h，并于室溫下退火，即可得到0. 05Li2Mn03 *0. 95LiCo02粉體材料。粉體材料的XRD測試結(jié)果顯示，合成的粉體具有層狀巖鹽結(jié)構(gòu)(R3m)。扣式電池測試結(jié)果顯不，(I)在 50mA .g'IOOmA g_1>300mA g_1>500mA g_1的充放電電流密度和28°C下首次放電比容量分別為172mAh I1UeOmAh I'MSmAh i1、140mAh g'經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為157mAh g'146mAh g'136mAh *g_1> 130mAh .g-1。(2)在 50mA .g-1、IOOmA .g-1、300mA .g-1、500mA g_1 的充放電電流密度和 _10°C下首次放電比容量分別為 15ImAh g' 145mAh g' 139mAh g' 133mAh g_1,經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為146mAh g'139mAh g'135mAh g'128mAh .g' (3)在 50mA .g' IOOmA *g_1>300mA *g_1>500mA *g_1 的充放電電流密度和 45. 4°C下首次放電比容量分別為166mAh g'155mAh g'149mAh g'140mAh g'經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為152mAh g'136mAh g'133mAh g'129mAh g'(4)快充慢放,500mA g—1 充電,50mA g'IOOmA g_1>300mA g—1 和 500mA g—1 放電的首次放電比容量分別為169mAh g'16ImAh g'145mAh g'140mAh g-1,經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為 155mAh g'148mAh g'134mAh g'130mAh g'實施例4 0. ILi2MnO3 0. 9LiCo02 復(fù)合正極材料以乙酸鋰，乙酸錳，乙酸鈷及氫氧化鈉為起始原料，將2mmol乙酸錳、18mmol乙酸鈷、26. 4mmol乙酸鋰在室溫下球磨0. 5h,再加入139. 2mmol氫氧化鈉在室溫下球磨2. 5h,得到混料，氫氧化鈉與總的金屬離子的摩爾比為3 I。混料于180°C干燥3h后將其研磨成粉末裝入坩堝。于箱式爐內(nèi)以4°C /min的升溫速度升溫到350°C下加熱3h，再升溫到900°C下加熱10h，然后隨爐冷卻至室溫。用去離子水洗滌幾次后過濾，將濾渣在180°C干燥3h，待樣品干燥后轉(zhuǎn)入坩堝內(nèi)，在箱式爐內(nèi)900°C加熱處理6h，并于室溫下退火，即可得到0. ILi2MnO3 *0. 9LiCo02粉體材料。粉體材料的XRD測試結(jié)果顯示，合成的粉體具有層狀巖鹽 結(jié)構(gòu)(R3m)?？凼诫姵販y試結(jié)果顯不，(I)在 50mA g—1、IOOmA g_1>300mA g_1>500mA g—1的充放電電流密度和28°C下首次放電比容量分別為161mAh 155mAh ^giMlmAh132mAh g'經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為153mAh g^\l42mAh g'134mAh *g_1> 125mAh .g-1。(2)在 50mA g_1>IOOmA *g_1>300mA g_1>500mA g_1 的充放電電流密度和_10°C下首次放電比容量分別為149mAh g'MlmAh g_\l29mAh g_1U20mAh g'經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為145mAh g'136mAh g'124mAh g'115mAh .g—1。(3)在 50mA .g—1、IOOmA *g_1>300mA *g_1>500mA *g_1 的充放電電流密度和 45. 4°C下首次放電比容量分別為163mAh g_1> 154mAh g_1> 145mAh g_1> 137mAh g_S經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為151mAh g'140mAh g'132mAh g'123mAh g'
(4)快充慢放,500mA g—1 充電,50mA g'IOOmA g_1>300mA g—1 和 500mA g—1 放電的首次放電比容量分別為162mAh g'153mAh g'140mAh g'132mAh g-1,經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為 154mAh g'147mAh g'135mAh g'130mAh g'實施例5 0. 15Li2Mn03 0. 85LiCo02 復(fù)合正極材料以乙酸鋰，乙酸錳，乙酸鈷及氫氧化鈉為起始原料，將3mmol乙酸錳、17mmol乙酸鈷、27. 6mmol乙酸鋰在室溫下球磨0. 5h,再加入142. 8mmol氫氧化鈉在室溫下球磨2. 5h,得到混料，氫氧化鈉與總的金屬離子的摩爾比為3 I?；炝嫌?80°C干燥3h后將其研磨成粉末裝入坩堝。于箱式爐內(nèi)以4°C /min的升溫速度升溫到350°C下加熱3h，再升溫到900°C下加熱10h，然后隨爐冷卻至室溫。用去離子水洗滌幾次后過濾，將濾渣在180°C干燥3h，待樣品干燥后轉(zhuǎn)入坩堝內(nèi)，在箱式爐內(nèi)900°C加熱處理6h，并于室溫下退火，即可得到0. 15Li2Mn03 *0. 85LiCo02粉體材料。粉體材料的XRD測試結(jié)果顯示，合成的粉體具有層狀巖鹽結(jié)構(gòu)(R3m)。扣式電池測試結(jié)果顯不，(I)在 50mA .g'IOOmA g_1>300mA g_1>500mA g_1的充放電電流密度和28°C下首次放電比容量分別為153mAh 149mAh ^g-1USemAh124mAh g'經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為141mAh g'140mAh g'125mAh *g_1> 117mAh .g-1。(2)在 50mA g_1>IOOmA *g_1>300mA g_1>500mA g_1 的充放電電流密度和 _10°C下首次放電比容量分別為 140mAh g—1、135mAh g—1、124mAh g' 115mAh g_S經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為136mAh g^\l29mAh g^\l20mAh g—1、108mAh ^g-1O (3)在 50mA *g"\ IOOmA *g"\300mA *g"\500mA *g_1 的充放電電流密度和 45. 4°C下首次放電比容量分別為152mAh g"\ 150mAh g"\ 137mAh g"\ 125mAh g—、經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為139mAh g"\l38mAh g"\l24mAh g"\ll6mAh g—、(4)快充慢放，500mA g—1 充電，50mA g"\ IOOmA g"\300mA g—1 和 500mA g—1 放電的首次放電比容量分別為155mAh g"\l48mAh g"\l34mAh g"\l24mAh g—、經(jīng)過25次充放電之后，它們的放電比容量分別為 144mAhg"\ 140mAh g"\ 128mAh g"\ 117mAh g_10
權(quán)利要求
1.一種Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料,是符合XLi2MnO3 yLiCo02化學(xué)計量比的Li2MnO3 和 LiCoO2 的復(fù)合氧化物，其中 0. 025 ^ x ^ 0. 15，x+y = I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Li2MnO3和LiCoO2復(fù)合正極材料，其特征在于電壓窗口為3. OV 4. 4V，電流密度為SOmAg—1時，首次放電比容量不低于172mAh g—1 ;電壓窗口為3.OV 4. 4V，電流密度為SOOmAg-1時，首次放電比容量不低于135mAh g—1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Li2MnO3和LiCoO2復(fù)合正極材料,其特征在于當(dāng)充放電電壓窗口為2. OV 4. 8V時，電流密度為SOmAg'室溫下首次放電比容量不低于236mAh *g^,25次循環(huán)后，容量保持率高于89. 2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Li2MnO3和LiCoO2復(fù)合正極材料,其特征在于當(dāng)充放電電壓窗口為2. OV 4. 8V時，電流密度為SOmAg—1，45. 4°C條件下的首次放電比容量不低于265mAh g—1，25次循環(huán)后，容量保持率高于87.6%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Li2MnO3和LiCoO2復(fù)合正極材料,其特征在于當(dāng)充放電電壓窗口為2. OV 4. 8V時，電流密度為SOmAg' _10°C條件下首次放電比容量不低于193mAh g'25次循環(huán)后，容量保持率高于96. 5%。
6.—種權(quán)利要求I所述的Li2MnO3和LiCoO2復(fù)合正極材料的制備方法,包括下述步驟 (1)使金屬離子Li: Mn : Co的比例為1.025 0.025 0.975 I. 15 0. 15 0.85，首先稱取鋰鹽、錳鹽和鈷鹽，將稱取的金屬鹽研磨混勻，得到金屬鹽混合物； (2)按總的金屬離子與氫氧根的摩爾比為I: I I : 5的比例稱取氫氧化物，并加入步驟(I)中得到的金屬鹽混合物中，將金屬鹽和氫氧化物充分混合后干燥，得到金屬鹽和氫氧化物的混合物； (3)將步驟(2)獲得的金屬鹽和氫氧化物混合物再次研磨，并進行熱處理，先于低溫下處理一段時間，后升溫到高溫再處理一段時間，隨爐冷卻至室溫，得到塊狀物； (4)將步驟(3)得到的塊狀物用去離子水洗滌幾次后干燥，得到粉體； (5)將步驟(4)獲得的粉體高溫處理一段時間，熱處理后的粉體進行冷卻處理后，獲得Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的Li2MnO3和LiCoO2復(fù)合正極材料的制備方法，其特征在于所述的步驟(I)中的鋰鹽為碳酸鋰、乙酸鋰、草酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰中的一種或幾種；錳鹽為碳酸錳、乙酸錳、草酸錳、硝酸錳、氯化錳中的一種或幾種；鈷鹽為碳酸鈷、乙酸鈷、草酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷中的一種或幾種；所述的步驟(2)中的氫氧化物為氫氧化鈉；干燥處理的溫度為80°C 180°C，處理時間為I 6h ;所述的步驟(3)中低溫?zé)崽幚頊囟葹?00 450°C，時間為I 6h ;高溫?zé)崽幚頊囟葹?00°C 1000°C，時間為3 16h ;所述的步驟(4)中干燥處理的溫度為80°C 180°C，時間為I 6h ;所述的步驟(5)中高溫?zé)崽幚頊囟葹?00°C 1000°C，時間2 8h ;冷卻處理方式為室溫下淬火、液氮中淬火、冰水混合物中淬火。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合正極材料，該正極材料是符合xLi2MnO3·yLiCoO2化學(xué)計量比的Li2MnO3和LiCoO2的復(fù)合氧化物，其中0.025≤x≤0.15，x+y＝1。本發(fā)明公開的Li2MnO3和LiCoO2復(fù)合正極材料具有高比容量、高循環(huán)壽命的特點，在高倍率和高低溫等條件下也具有優(yōu)異的性能。
文檔編號H01M4/505GK102751481SQ201210032219
公開日2012年10月24日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者余創(chuàng), 關(guān)翔鋒, 李廣社, 李莉萍, 羅冬 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所