一種鋰離子電池陰極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池陰極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]動力鋰離子電池的性能取決于電極材料和電解液，而目前的研宄表明，陰極材料的性能和價格決定著鋰離子電池的性能和價格。傳統(tǒng)的鋰離子電池陰極材料鈷酸鋰(LiCoO2)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)、以及尖晶石結(jié)構(gòu)錳酸鋰(LiMn2O4)，它們的比容量在200mAh.g—1以下，相對于能夠穩(wěn)定在350mAh.g—1以上的碳負極材料來說，正極材料的低容量顯而易見的成為抑制電動汽車電池增加續(xù)航里程的壁皇，開發(fā)新型正極材料迫在眉睫。此外，在保證電池高容量的同時，高安全性也是必須要考慮的重要問題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)方案中，XLi2MnO3.(l_x) LiMO2類富鋰錳基固溶體(其中M是過渡金屬)可以提供超過230mAh.g—1的比容量，且能夠在4.5V左右出現(xiàn)充電平臺，這一特點使得材料能夠呈現(xiàn)較高的能量密度，通過合理優(yōu)化富鋰錳基材料中的過渡金屬成分及比例，可以制備出放電比容量接近于300mAh.g—1的正極材料，其能量密度甚至可以達到900Wh.kg—1，但目前富鋰錳基固溶體在實際應用中也遇到很多問題，比如循環(huán)性能不佳、倍率性能不佳以及安全性差等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池陰極材料的制備方法，利用該制備方法得到的陰極材料具有倍率性能優(yōu)異，循環(huán)性能好的特點，能夠有效改善常規(guī)富鋰材料的缺陷。
[0005]一種鋰離子電池陰極材料的制備方法，所述方法包括:
[0006]利用可溶性的鎳鹽、錳鹽、鈷鹽以及少量的氨水，采用超聲微波輔助共沉淀法來制備以富鎳材料為核，并以核為中心向外延逐漸減少鎳比例的梯度材料前驅(qū)體；
[0007]將所得到的梯度材料前驅(qū)體與一定量的鋰源混合；所述鋰源與所述梯度材料前驅(qū)體中金屬元素的含量比為(1.2+a):0.8，其中-0.05彡a彡0.2 ;
[0008]將混合后的材料采用微波進行加熱后得到富鋰梯度材料；其中，微波加熱時間為10min-5h，微波強度采用300W-900W，燒結(jié)氣氛采用有氧環(huán)境；
[0009]再將微波加熱后的富鋰梯度材料采用超聲波分散，加入純化后的苯胺或吡咯單體，并加入一定量的氧化劑，強力攪拌一定時間后得到包覆有納米級導電聚合膜的富鋰梯度材料。
[0010]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，利用該制備方法得到的陰極材料具有倍率性能優(yōu)異，循環(huán)性能好的特點，能夠有效改善常規(guī)富鋰材料的缺陷。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明實施例所提供的鋰離子電池陰極材料的制備方法流程示意圖；
[0013]圖2所示為本發(fā)明實施例所制備的陰極材料的充放電性能示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0015]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本發(fā)明實施例所提供的鋰離子電池陰極材料的制備方法流程示意圖，所述方法包括:
[0016]步驟11:利用可溶性的鎳鹽、錳鹽、鈷鹽以及少量的氨水，采用超聲微波輔助共沉淀法來制備以富鎳材料為核，并以核為中心向外延逐漸減少鎳比例的梯度材料前驅(qū)體；
[0017]在該步驟中，所述梯度材料前驅(qū)體中富鎳核的鎳、錳、鈷的含量比例為(0.8-X): (0.2-y): (x+y)，富猛殼的镲、猛、鈷的含量比例為(0.8_x_z): (0.2-y+z): (x+y)；
[0018]其中，X的取值為O彡X彡0.8，y的取值為O彡y彡0.2，z的取值為O彡z彡0.8。
[0019]另外，在制備過程中引入超聲微波裝置可以提高材料分散度，以減少材料的合成時間，同時在采用超聲微波輔助共沉淀法的過程中:
[0020]微波加熱的溫度為40?70°C，共沉淀反應的時間為0.5h?10h，并用氨水調(diào)控反應的pH值為6?8之間。
[0021 ] 上述可溶性鎳鹽、錳鹽、鈷鹽為鎳、錳、鈷的一切可溶解鹽形式。
[0022]步驟12:將所得到的梯度材料前驅(qū)體與一定量的鋰源混合；
[0023]在該步驟中，所采用的鋰源包括L1H、LiN03、CH3COOLi和Li2C0#的一種或多種，且所述鋰源與所述梯度材料前驅(qū)體中金屬元素的含量比為(1.2+a):0.8，其中-0.05 彡 a 彡 0.2o
[0024]步驟13:將混合后的材料采用微波進行加熱后得到富鋰梯度材料；
[0025]在該步驟中，微波加熱時間為10min_5h，微波強度采用300W-900W，燒結(jié)氣氛采用有氧環(huán)境。
[0026]步驟14:再將微波加熱后的富鋰梯度材料采用超聲波分散，加入純化后的苯胺或吡咯單體，并加入一定量的氧化劑，強力攪拌一定時間后得到包覆有納米級導電聚合膜的富鋰梯度材料。
[0027]在該步驟中，在所得到的包覆有納米級導電聚合膜的富鋰梯度材料中:導電聚合物的質(zhì)量占富鋰梯度材料質(zhì)量的0.02% _5%，通過該包覆處理，能夠進一步提高富鋰材料的導電性以及循環(huán)性能。
[0028]上述超聲波分散的超聲時間為0.5h_5h，強力攪拌的時間為2h_8h ;所加入的氧化劑為高錳酸鉀、硫代硫酸鈉和氯化鐵中的一種或幾種。
[0029]下面以具體的實例對上述制備方法進行詳細說明:
[0030]實施例1、將硝酸鎳、硝酸錳以及硝酸鈷按照鎳:錳:鈷為0.7:0.2:0.