專利名稱：一種固溶體材料及其制備方法、含該材料的鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域,具體涉及ー種O. SLiNia5Mnh5O4 *0. 5Li2Mn03 *0.5LINitl 5Mntl 5O2材料及其制備方法、含該材料的鋰離子電池。
背景技術：
隨著各種便攜式電子產(chǎn)品和通訊工具的迅速發(fā)展，電池作為重要的電能供應裝置和存儲裝置而受到各國科研人員的關注。鋰離子電池作為電池的一種以其優(yōu)越的性能得到了廣泛的應用。現(xiàn)代社會對鋰離子電池的能量、功率等方面的要求也越來越高，一般的鋰離子電池的正極材料(例如LiCo02、LiMn2O4, LiFePO4)越來越不能滿足人們對高容量、高 能量密度電子產(chǎn)品的需求。層狀富鋰正極材料XLi2MnO3 · (1-x)LiMO2(M=Co，Nia5Mna5, Cr,Nil73Col73Mnl73, Fe···)是ー種 a -NaFeO2 型固溶體材料，由層狀的 Li2MnO3 和 LiMO2(M=Co，Ni0.5Μη0.5，F(xiàn)e…)形成，該材料以其特有的高比容量(20(T300mAh/g)成為當今鋰離子電池正極材料的研究熱點。雖然上述層狀材料具有優(yōu)良的電化學性能，但是，該類層狀材料的主要問題是在首次充電到4. 5V以上時會發(fā)生不可逆的電化學反應xLi2Mn O3 · (I-X)MO2 — XMnO2 · (1-χ)M02+xLi20 ;在充電小于 4. 5V 時發(fā)生可逆脫鋰反應=XLi2MnO3 · (l-χ) LiMO2 - XLi2MnO3 · (1-χ)M02+(l-x)Li。換句話說，該類層狀材料中的鋰離子以Li2O的形式從晶胞中脫出，放電時這部分鋰離子無法全部再嵌入到原有晶胞中，導致該類層狀材料具有較大的首次不可逆容量，首次庫倫效率較低。另外，該類層狀材料的循環(huán)穩(wěn)定性差、導電性能不好，倍率性能差。而尖晶石結構的材料LiNia5Mnh5O4具有非常適合鋰離子進出的三維脫嵌通道結構，首次庫侖效率高、倍率性能好；在該材料中，由于化學電中性的要求，錳全部成為+4價，鎳成為+2價，這樣就杜絕了由于+3價的錳存在所導致的容量衰減問題，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性；另一方面，鎳的加入使鋰離子脫嵌/嵌入的電位升高，在以金屬鋰為對電極情況下，具有4. 7V左右的充放電平臺；該類材料還具有導電性能好等優(yōu)點。通過將上述兩類材料結合獲得性能更加優(yōu)良的固溶體材料成為當前研究熱點，但現(xiàn)有技術的制備的固溶體O. 5LiNi0.5MnL.504 · 0.5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502材料不能很好地使兩類材料進行優(yōu)缺點互補而獲得性能更加優(yōu)良的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術方法制得的O. 5LiNi0.5MnL.504 -O. 5Li2Mn03 -O. 5LiNiα5Μηα502材料和由其制備的鋰離子電池的首次庫倫效率低或比容量低、循環(huán)性能差的問題，提供ー種 O. 5LiNi0.5MnL.504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0 5MnO. 502 材料的制備方法。解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是ー種O. 5LiNi0.5MnL.504 -O. 5Li2Mn03-O. 5LiNia5Mna5O2材料的制備方法，包括I)共沉淀制備鎳猛前驅(qū)體Ni。. 5MnL 5 (OH) 4步驟 按物質(zhì)的量比例Ni Mn=I 3配制鎳前驅(qū)體和錳前驅(qū)體的混合物水溶液，向混合物水溶液中加入堿性p H值調(diào)節(jié)劑，將pH值控制在10. Γ10. 5，得到鎳錳前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)4;2)鎳錳前驅(qū)體Nia5MnL5(OH)4預處理步驟，其包括下列兩種過程中的任意ー種按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn= (4. 08 4. 24) : I 3將鋰源和鎳錳前驅(qū)體混料得固體混合物，粉碎，得到粉碎混合物；在含氧氣氛下，以O. 5^10°C /min的升溫速度加熱到40(T60(TC，保溫燒結2 12h，得預處理后的鎳錳前驅(qū)體；或?qū)㈡囧i前驅(qū)體在含氧氣氛下，以O. 5^10°C /min的升溫速度加熱到400飛00で，保溫燒結2 12h，得到鎳錳氧化物，然后按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn=(4.08 4. 24) : I
3將鋰源和所述鎳錳氧化物混料得固體混合物，粉碎，得到預處理后的鎳錳前驅(qū)體；3)固相合成步驟將步驟2)所得的預處理后的鎳錳前驅(qū)體在含氧氣氛下，以O. 5^10°C /min的升溫速度加熱到80(T950°C，煅燒2 24h，自然降溫至室溫，即得到O. 5LiNi0.5MnL504 -O. 5Li2Mn03 ·O. 5LiNia5Mna5O2 材料。優(yōu)選的是,所述含氧氣氛為空氣氣氛或純氧氣氛。優(yōu)選的是，所述的粉碎為球磨粉碎或研磨粉碎。進ー步優(yōu)選的是，所述的球磨粉碎為濕法球磨，所述濕法球磨包括將こ醇與固體混合物按I : (I I. 3) mL/g的比例混合，以300 650r/min的轉速球磨2 16h。優(yōu)選的是，所述的鎳前驅(qū)體為硝酸鎳、醋酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的ー種或幾種。優(yōu)選的是，所述的錳前驅(qū)體為硝酸錳、醋酸錳、硫酸錳、氯化錳中的ー種或幾種。優(yōu)選的是，所述的鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、氧化鋰中的一種或幾種。 優(yōu)選的是，所述的堿性pH值調(diào)節(jié)劑為NaOH溶液或KOH溶液。本發(fā)明通過選取適當?shù)磨ㄋ噮?shù)獲得了兼具兩類材料優(yōu)點的性能優(yōu)良的O. 5LiNiο.5Μη1..504 -O. 5Li2Mn03 -O. 5LiNia5MnQ.502材料，從而使該材料和由其制備的鋰離子電池的首次庫倫效率高、比容量高和循環(huán)性能優(yōu)良。本發(fā)明所要解決的技術問題還包括，針對現(xiàn)有的O. 5LiNi0.5MnL.504 -O. 5Li2Mn03 -O.5LiNia5Mna502材料首次庫倫效率低或比容量低、循環(huán)性能差的問題，提供一種首次庫倫效率高、比容量高和循環(huán)性能優(yōu)良的O. 5LiNi0.5MnL.504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502材料。解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是ー種O. 5LiNi0.5MnL.504 -O. 5Li2Mn03-O. 5LiNi0.5Mn0.502材料，其是通過上述方法制備的。由于本發(fā)明的O. 5LiNi0.5MnL. 504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料是通過上述
方法制備的，其首次庫倫效率高、比容量高和循環(huán)性能優(yōu)良。本發(fā)明所要解決的技術問題還包括，針對現(xiàn)有的由O. 5LiNi0.5MnL.504 -O. 5Li2Mn03 ·O. 5LiNia5Mna502材料制備的鋰離子電池首次庫倫效率低或比容量低、循環(huán)性能差的問題，提供一種首次庫倫效率高、比容量高和循環(huán)性能優(yōu)良的鋰離子電池。解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是ー種鋰離子電池，其正極含有上述的O. 5LiNi0.5MnL.504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料。由于本發(fā)明的鋰離子電池的正極含有上述O. 5LiNi0.5MnL.504 ·0· 5Li2Mn03 ·0· 5LiNi0.5Μ% 502材料，故其首次庫倫效率高、比容量高和循環(huán)性能優(yōu)良。


圖I 為本發(fā)明實施例 I 所制備的 O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502材料的放電循環(huán)性能曲線。圖2 為本發(fā)明實施例 I 所制備的 O. SLiNia5Mn1.504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502材料在不同充放電倍率下的放電循環(huán)性能曲線。
具體實施例方式為使本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進ー步詳細描述。實施例I本實施例提供ー種O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法，包括步驟I.共沉淀制備鎳猛前驅(qū)體Ni。. 5MnL 5 (OH) 4按物質(zhì)的量比例Ni Mn=I 3配制醋酸鎳和硝酸錳的混合物水溶液，在攪拌狀態(tài)下，向混合溶液中滴加摩爾濃度為2M的NaOH溶液，將混合溶液的pH值控制在10. 2左右，以保證Ni2+、Mn2+沉淀完全，靜置2h后，抽濾、洗滌三次、110°C干燥12h得到前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)415步驟2.鎳錳前驅(qū)體Nia5Mnh5 (OH)4預處理 按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn=4. I I 3將硝酸鋰和碳酸鋰(兩者的物質(zhì)的量比例為I : 1)，前驅(qū)體Nia5Mr^5(OH)4混料得固體混合物，其中Li稍微過量是為了彌補后續(xù)高溫過程中鋰的少量揮發(fā)損失；并按こ醇與固體混合物的比例為I. 2mL/g加入球磨機，以400r/min的轉速球磨13h，得粉碎混合物。將粉碎混合物取出干燥，然后在純氧氣氛下，以O. 5°C /min的升溫速度加熱到400°C，保溫燒結5h，得預處理后的鎳錳前驅(qū)體。步驟3.固相合成在空氣氣氛下，以10°C /min的升溫速度加熱到800°C，煅燒2h ;最后自然降溫至室溫，即得至Ij O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料?？蛇x的，可繼續(xù)用所制備的O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料制備實驗電池用極片和測試電池。制備實驗電池用極片的過程為將O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.5
O2正極材料與導電劑こ炔黑、粘結劑PVDF (聚偏氟こ烯)按照質(zhì)量比8 I I混合均勻，用NMP (I-甲基-2-吡咯烷酮)將此混合物調(diào)制成漿料，均勻涂覆于鋁箔上，放入烘箱中，在80°C下烘干lh，取出沖成極片，在85°C下真空干燥12h，進行壓片，在85°C下真空干燥12h，制得實驗電池用極片。制備測試電池的過程為以上述制備的極片為正扱，以鋰片為對電扱，電解液為濃度為I. 5mol/L的LiPF6的溶液，其溶劑為EC (こ基碳酸酷)+DMC (ニ甲基碳酸酷)，其中EC(こ基碳酸酷)和DMC (ニ甲基碳酸酷)的體積比為I : 1，隔膜為celgard2400膜，在充滿氬氣氣氛的手套箱內(nèi)裝配成CR2025型扣式電池，充放電截至電壓為2. (Γ4. 8V。充放電循環(huán)設置為第I 5次充放電電流為O. 1C，第6 45次充放電電流為O. 2C (lC=230mA/g)。倍率性能測試設置充電電流為O. 1C，放電電流分別為O. 1C、O. 2C、0. 5C、1C，每個倍率循環(huán)5次。本實施例制備的材料的放電循環(huán)測試數(shù)據(jù)見表I。如圖I 所示，本實施例制備的 O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料放電循環(huán)性能良好。如圖2 所示，本實施例制備的 O. 5 LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料在不同充放電倍率下放電循環(huán)性能良好。實施例2本實施例提供ー種O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法步驟I.共沉淀制備鎳猛前驅(qū)體Ni。. 5MnL 5 (OH) 4按物質(zhì)的量比例Ni Mn=I 3配制硝酸鎳和醋酸鎳(兩者的物質(zhì)的量比例為1:1)，硫酸錳的混合物水溶液，在攪拌狀態(tài)下，向混合溶液中滴加摩爾濃度為2M的NaOH溶液，將混合溶液的PH值控制在10. 5左右，以保證Ni2+、Mn2+沉淀完全，靜置2h后，抽濾、洗滌三次、110°C干燥12h得到前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)415步驟2.鎳錳前驅(qū)體Nia5Mnh5 (OH)4預處理將步驟I)所得前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)4的干燥，在空氣氣氛下燒結，以10°C /min的升溫速度加熱到600°C，保溫燒結2h，得到鎳錳氧化物Nia5Mr^5O4,然后按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn=4. 24 I 3將碳酸鋰和該鎳錳氧化物混料得固體混合物，其中Li稍微過量是為了彌補后續(xù)高溫過程中鋰的少量揮發(fā)損失；并按こ醇與固體混合物的比例為lmL/g加入球磨機，以500r/min的轉速球磨IOh,得粉碎混合物。步驟3.固相合成將步驟2得到的粉碎混合物取出干燥，然后在純氧氣氛下燒結，以O. 5°C /min的升溫速度加熱到950°C，煅燒12h ;最后自然降溫至室溫，即得到O. 5LiNi0.5MnL504 ·0. 5Li2Mn03 ·O. 5LiNia5Mna5O2 材料?？蛇x的，可繼續(xù)用所制備的O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料制備實驗電池用極片和測試電池。制備實驗電池用極片和測試電池方法與實施例I中的方法相同。本實施例制備的材料的放電循環(huán)測試數(shù)據(jù)見表I。實施例3本實施例提供ー種O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法，包括步驟I.共沉淀制備鎳猛前驅(qū)體Nia5Mn15(OH)4按物質(zhì)的量比例Ni Mn=I 3配制硫酸鎳，氯化錳和硫酸錳(兩者的物質(zhì)的量比例為I : I)的混合物水溶液，在攪拌狀態(tài)下，向混合溶液中滴加摩爾濃度為2M的KOH溶液，將混合溶液的PH值控制在10. I左右，以保證Ni2+、Mn2+沉淀完全，靜置2h后，抽濾、洗滌三次、110°C干燥12h得到前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)415步驟2.鎳錳前驅(qū)體Nia5Mnh5 (OH)4預處理按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn=4. 08 I 3將醋酸鋰和前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)4混料得固體混合物，其中Li稍微過量是為了彌補后續(xù)高溫過程中鋰的少量揮發(fā)損失；并按こ醇與固體混合物的比例為I. 3mL/g加入球磨機，以300r/min的轉速球磨16h,得粉碎混合物。將粉碎混合物取出干燥，然后在空氣氣氛下，以4°C /min的升溫速度加熱到550°C，保溫燒結8h，得預處理后的鎳錳前驅(qū)體。步驟3.固相合在空氣氣氛下，以6°C /min的升溫速度加熱到850°C，煅燒24h ;最后自然降溫至室溫，即得至Ij O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料?？蛇x的，可繼續(xù)用所制備的O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料制備實驗電池用極片和測試電池。制備實驗電池用極片和測試電池方法與實施例I中的方法相同。本實施例制備的材料的放電循環(huán)測試數(shù)據(jù)見表I。實施例4本實施例提供ー種O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法步驟I.共沉淀制備鎳猛前驅(qū)體Ni。. 5MnL 5 (OH) 4按物質(zhì)的量比例Ni Mn=I 3配制醋酸鎳和醋酸錳的混合物水溶液，在攪拌狀態(tài)下，向混合溶液中滴加摩爾濃度為2M的NaOH溶液，將混合溶液的pH值控制在10. 4左右，以保證Ni2+、Mn2+沉淀完全，靜置2h后，抽濾、洗滌三次、110°C干燥12h得到前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)415步驟2.鎳錳前驅(qū)體Nia5Mnh5 (OH)4預處理將步驟I)所得前驅(qū)體Nia5Mr^5(OH)4的干燥，在純氧氣氛下燒結，以Iで/min的升溫速度加熱到500°C，保溫燒結12h，得到鎳錳氧化物Nia5MnL 504，然后按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn=4. 14 I 3將氫氧化鋰和該鎳錳氧化物混料得固體混合物，其中Li稍微過量是為了彌補后續(xù)高溫過程中鋰的少量揮發(fā)損失；并按こ醇與固體混合物的比例為I. 3mL/g加入球磨機，以600r/min的轉速球磨2h,得粉碎混合物。步驟3.固相合成將步驟2得到的粉碎混合物取出干燥，然后在純氧氣氛下燒結，以8°C /min的升溫速度加熱到900°C，煅燒4h ;最后自然降溫至室溫，即得到O. 5LiNi0.5MnL504 ·0. 5Li2Mn03 -O. 5LiNia5Mna5O2 材料?？蛇x的，可繼續(xù)用所制備的O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料制備實驗電池用極片和測試電池。制備實驗電池用極片和測試電池方法與實施例I中的方法相同。本實施例制備的材料的放電循環(huán)測試數(shù)據(jù)見表I。實施例5本實施例提供ー種O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法，包括 步驟I.共沉淀制備鎳錳前驅(qū)體Ni。. 5MnL 5 (OH) 4按物質(zhì)的量比例Ni Mn=I 3配制氯化鎳和硝酸錳的混合物水溶液，在攪拌狀態(tài)下，向混合溶液中滴加摩爾濃度為2M的KOH溶液，將混合溶液的pH值控制在10. 3左右，以保證Ni2+、Mn2+沉淀完全，靜置2h后，抽濾、洗滌三次、110°C干燥12h得到前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)415步驟2.鎳錳前驅(qū)體Nia5Mnh5 (OH)4預處理按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn=4. 17 I 3將氧化鋰和前驅(qū)體Nitl 5Mn15(OH)4混料得固體混合物，其中Li稍微過量是為了彌補后續(xù)高溫過程中鋰的少量揮發(fā)損失；并按こ醇與固體混合物的比例為lmL/g加入球磨機，以650r/min的轉速球磨7h,得粉碎混合物。將粉碎混合物取出干燥，然后在空氣氣氛下，以7V /min的升溫速度加熱到400°C，保溫燒結3h，得預處理后的鎳錳前驅(qū)體。步驟3.固相合成在空氣氣氛下，以4°C /min的升溫速度加熱到880°C，煅燒18h ;最后自然降溫至室溫，即得至Ij O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料。可選的，可繼續(xù)用所制備的O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料制備實驗電池用極片和測試電池。制備實驗電池用極片和測試電池方法與實施例I中的方法相同。本實施例制備的材料的放電循環(huán)測試數(shù)據(jù)見表I。實施例6本實施例提供ー種O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法步驟I.共沉淀制備鎳猛前驅(qū)體Ni。. 5MnL 5 (OH) 4按物質(zhì)的量比例Ni Mn=I 3配制硝酸鎳和氯化錳的混合物水溶液，在攪拌狀態(tài)下，向混合溶液中滴加摩爾濃度為2M的NaOH溶液，將混合溶液的pH值控制在10. I左右，以保證Ni2+、Mn2+沉淀完全，靜置2h后，抽濾、洗滌三次、110°C干燥12h得到前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)415步驟2.鎳錳前驅(qū)體Nia5Mnh5 (OH)4預處理將步驟I)所得前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)4的干燥，在空氣氣氛下燒結，以2V /min的升溫速度加熱到400°C，保溫燒結10h，得到鎳錳氧化物Nia5MnL504，然后按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn=4. 2 I 3將碳酸鋰和該鎳錳氧化物混料得固體混合物，其中Li稍微過量是為了彌補后續(xù)高溫過程中鋰的少量揮發(fā)損失；研磨得粉碎混合物。步驟3.固相合成將步驟2得到的粉碎混合物取出干燥，然后在純氧氣氛下燒結，以2°C/min的升溫速度加熱到930°C，煅燒8h ;最后自然降溫至室溫，即得到O. 5LiNi0.5MnL504 -O. 5Li2Mn03 -O. 5LiNia5Mna5O2 材料?？蛇x的，可繼續(xù)用所制備的O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料制備實驗電池用極片和測試電池。制備實驗、電池用極片和測試電池方法與實施例I中的方法相同。本實施例制備的材料的放電循環(huán)測試數(shù)據(jù)見表I。本發(fā)明實施例所制備的O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的放電循環(huán)測試數(shù)據(jù)見表I，從該表可知，該材料的首次庫倫效率高、比容量高和循環(huán)性能良好。表I本發(fā)明實施例所制備的固溶體材料放電循環(huán)測試數(shù)據(jù)和首次庫侖效率數(shù)據(jù)表

權利要求
1.ー種 O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 ·0· 5LiNi0.5Μη0.502 材料的制備方法，其特征在于，包括 .1)共沉淀制備鎳錳前驅(qū)體Nitl.5MnL 5 (OH) 4步驟 按物質(zhì)的量比例Ni Mn=I 3配制鎳前驅(qū)體和錳前驅(qū)體的混合物水溶液，向混合物水溶液中加入堿性PH值調(diào)節(jié)劑，將pH值控制在10. f 10. 5，得到鎳錳前驅(qū)體Nia5Mnh5(OH)4; .2)鎳錳前驅(qū)體Nia5MnL 5 (OH) 4預處理步驟，其包括下列兩種過程中的任意ー種 按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn= (4. 08 4. 24) I 3將鋰源和鎳錳前驅(qū)體混料得固體混合物，粉碎，得到粉碎混合物；在含氧氣氛下，以O. 5^10°C /min的升溫速度加熱到.40(T60(TC，保溫燒結2 12h，得預處理后的鎳錳前驅(qū)體；或 將鎳錳前驅(qū)體在含氧氣氛下，以O. 5^10°C /min的升溫速度加熱到40(T600°C，保溫燒結2 12h，得到鎳錳氧化物，然后按物質(zhì)的量比例Li Ni Mn= (4. 08 4. 24) I 3將鋰源和所述鎳錳氧化物混料得固體混合物，粉碎，得到預處理后的鎳錳前驅(qū)體； .3)固相合成步驟 將步驟2)所得的預處理后的鎳錳前驅(qū)體在含氧氣氛下，以O. 5^10°C /min的升溫速度加熱到800 950で，煅燒2 24h，自然降溫至室溫，即得到O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 ·0· 5LiNia5MnQ.502 材料。
2.如權利要求I 所述的 O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法，其特征在于，所述含氧氣氛為空氣氣氛或純氧氣氛。
3.如權利要求I 所述的 O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法，其特征在于，所述的粉碎為球磨粉碎或研磨粉碎。
4.如權利要求3 所述的 O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料的制備方法，其特征在干，所述的球磨粉碎為濕法球磨，所述濕法球磨包括將こ醇與固體混合物按I : (I I. 3) mL/g的比例混合，以300 650r/min的轉速球磨2 16h。
5.如權利要求I 至 4 中任意一項所述的 O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 ·0· 5LiNi0.5Μη0.5.O2材料的制備方法，其特征在于，所述的鎳前驅(qū)體為硝酸鎳、醋酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種或幾種。
6.如權利要求I 至 4 中任意一項所述的 O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 ·0· 5LiNi0.5Μη0.5.O2材料的制備方法，其特征在于，所述的錳前驅(qū)體為硝酸錳、醋酸錳、硫酸錳、氯化錳中的一種或幾種。
7.如權利要求I 至 4 中任意一項所述的 O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 ·0· 5LiNi0.5Μη0.5O2材料的制備方法，其特征在于，所述的鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、氧化鋰中的ー種或幾種。
8.如權利要求I 至 4 中任意一項所述的 O. 5LiNi0.5MnL504 ·0· 5Li2Mn03 ·0· 5LiNi0.5Μη0.5.O2材料的制備方法，其特征在于，所述的堿性pH值調(diào)節(jié)劑為NaOH溶液或KOH溶液。
9.ー種 O. 5LiNi0.5MnL504 · O. 5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料，其特征在于，其是通過權利要求廣8中任意一項所述的方法制備的。
10.ー種鋰離子電池，其特征在于，其正極含有權利要求9所述的O. 5LiNi0.5MnL504 ·0..5Li2Mn03 · O. 5LiNi0.5Mn0.502 材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固溶體材料及其制備方法、含該材料的鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域，其可解決現(xiàn)有的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料和由其制備的鋰離子電池的首次庫倫效率低或比容量低、循環(huán)性能差的問題。本發(fā)明的固溶體材料的制備方法包括共沉淀制備鎳錳前驅(qū)體步驟、前驅(qū)體預處理步驟、固相合成步驟。本發(fā)明通過選取適當?shù)墓に噮?shù)獲得了性能優(yōu)良的固溶體材料，從而使該材料和由其制備的鋰離子電池的首次庫倫效率高、比容量高和循環(huán)性能優(yōu)良。本發(fā)明的固溶體材料是由上述方法制備的。本發(fā)明的鋰離子電池包括上述固溶體材料。
文檔編號H01M4/505GK102659184SQ201210142228
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權日2012年5月9日
發(fā)明者劉三兵, 劉云建, 翟麗娟 申請人:奇瑞汽車股份有限公司