本发明专利技术公开了一种锂离子电池正极材料的制备方法、正极材料及电池，该方法包括以下步骤：（1）按照分子式Li[Li(1/3－x/3)CoxMn(2/3－2x/3)]O2中的相应金属元素的系数配比，分别称取含锂的化合物、含钴的化合物、含锰的化合物配置成混合溶液，其中，x=0.4～0.6；（2）加入聚凝剂，所述聚凝剂与混合溶液中的金属阳离子的摩尔比为（2:1）～（20:1），得到凝胶状物质，干燥后再在含氧气氛下灼烧。该方法使各原料组分在溶胶-凝胶状态实现了原子级别的均匀混合，使得生成的溶胶-凝胶状物质分散均匀，缩短了其灼烧时间，且灼烧产物成分均一。该方法制得的材料做成的锂离子电池的比容量高，倍率性能好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法、正极材料及电池。
技术介绍
信息技术的发展和新型电子仪器设备的进步，使得高能二次电池的研究和开发成为热门课题。LiCoO2作为目前最广泛应用于商业化的正极材料，也是目前研究最为深入的正极材料，具有工作电压高、放电平稳、循环性能好等优点，但钴资源稀少、价格高，而且对环境有污染。尖晶石结构的LiMn2O4具有较高的工作电压、价格低廉、环境友好等特点，但是较低的可逆循环容量和高温下容量的快速衰减是阻碍其商业化应用的关键因素之一。价格相对低廉的LiFePO4电子电导率较差，而且实际放电比容量仅有160mAh/g，较低的放电比容量不能满足3G电子产品对高容量的需求。近年来锂离子电池富锂正极材料以其高容量和稳定的循环性能受到了广泛的关注。富锂正极材料主要是Li2MnO3与层状材料LiMO2 (M = Ni，Co，Mn)形成的固溶体。锂离子电池富锂正极材料Li O2是Li2MnO3与LiCoO2按不同比例形成的固溶体，也可以看作Co3+部分取代Li [Lil73Mn273JO2或Li2MnO3中的Li+和Mn4+。但是，富锂正极材料仍然存在首次充放电过程中具有较大的不可逆容量损失即首次库伦效率低下，且倍率性能差、循环性能差等问题，限制了其商业化应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种锂离子电池正极材料的制备方法、正极材料及电池，该方法使各原料组分在溶胶-凝胶状态实现了原子级别的均匀混合，使得生成的溶胶-凝胶状物质分散均匀，缩短了其灼烧时间，且灼烧产物富锂正极材料成分均一。该方法制得的材料做成的锂离子电池的比容量高，倍率性能好。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是提供一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤:(I)按照分子式Li02中的相应金属元素的系数配比，分别称取含锂的化合物、含钴的化合物、含锰的化合物配置成混合溶液，其中，x=0.4?0.6 ;(2)向所述步骤(I)中的所述混合溶液中加入聚凝剂，所述聚凝剂与所述步骤(I)中的混合溶液中的金属阳离子的摩尔比为(2:1)?(20:1 )，得到凝胶状物质，将该凝胶状物质干燥后再在含氧气氛下进行灼烧，得到锂离子电池正极材料Li O2。优选的是，所述聚凝剂为多元羟基化合物与柠檬酸的混合物。优选的是，所述多元羟基化合物与所述柠檬酸的摩尔比为(2:1)?(10:1)。优选的是，所述多元羟基化合物为乙二醇、丙三醇、己二醇、戊二醇中的任意一种或几种。优选的是，所述含钴的化合物为硝酸钴、醋酸钴、硫酸钴、氯化钴中的任意一种或几种；所述含锰的化合物为硝酸锰、醋酸锰、硫酸锰、氯化锰中的任意一种或几种；所述含锂的化合物为硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂中的任意一种或几种。优选的是，所述步骤(2)中向所述步骤(I)中的所述混合溶液中加入聚凝剂后，进行水浴加热，得到凝胶状物质，所述水浴的温度为50°C?90°C。优选的是，所述步骤(2)中的灼烧温度为350°C?700°C，灼烧时间为5小时?60小时。优选的是,所述步骤(2)的具体灼烧过程为:先以0.5V /min?10°C /min的速度升温到350°C?600°C，并保温烧结I小时?12小时；然后以1°C /min?10°C /min的速度升温到700°C?1000°C，并保温煅烧2小时?24小时；再以1°C /min?10°C /min的速度降温到500°C?700°C，退火2小时?24小时。本专利技术还提供一种锂离子电池正极材料，其为由上述的制备方法制备。本专利技术还提供一种锂离子电池，其正极包括上述的锂离子电池正极材料。本专利技术中的锂离子电池正极材料的制备方法为一种软化学方法制备富锂正极材料Li 02,即溶胶-凝胶法，与传统的固相烧结法和化学沉淀法制备锂离子电池富锂正极材料相比，本专利技术的方法使得各原料组分在溶胶-凝胶状态下实现了原子级别的均匀混合，从而使得生成的溶胶-凝胶状物质分散均匀，大大缩短了对于溶胶-凝胶状物质的灼烧时间，且使得灼烧生成的产物富锂正极材料Li 02成分均一，产品的一致性良好。使用该方法制得的富锂正极材料做成的锂离子电池的比容量高，倍率性能好。【具体实施方式】为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细描述。实施例1本实施例提供一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤:(I)按照富锂正极材料的分子式Li 02中的相应金属元素的系数配比(其中，x=0.4)，分别称取硝酸锂、硝酸钴、硝酸锰配置成混合溶液，混合溶液中金属阳离子的总浓度为2M。(2)将步骤(I)中的混合溶液强烈搅拌，并向其中滴加乙二醇和柠檬酸的混合溶液，其中，乙二醇和柠檬酸的摩尔比为2:1，乙二醇和柠檬酸的总摩尔数与步骤(I)中的混合溶液中的金属阳离子的摩尔比为10:1。在边搅拌边滴加的同时进行水浴加热，水浴的温度为50°C，出现红色的凝胶状物质，将该凝胶状物质过滤后，在150°C的真空干燥箱内干燥12小时，得到干燥且略显蓬松的块状前驱体，研磨后得到前驱体粉末。将该前驱体粉末在氧气气氛下，先以3°C /min的速度升温到500°C，并保温烧结8小时；然后以5°C /min的速度升温到950°C，并保温煅烧18小时；再以5°C /min的速度降温到500°C，退火12小时，得到锂离子电池正极材料 Li O2 (其中，x=0.4)。将此锂离子电池正极材料与导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF (聚偏氟乙烯)按照质量比8:1:1混合均匀，用NMP(1-甲基-2-吡咯烷酮)将此混合物调制成浆料，均匀涂覆于铝箔上，放入烘箱中，在80?120°C下烘干I小时，取出冲成极片，85°C真空干燥12小时，进行压片，85°C真空干燥12小时，制得实验电池用极片。以锂片为对电极，电解液为1.5mol/L的LiPF6的EC (乙基碳酸酯)+DMC (二甲基碳酸酯)(体积比I: I)溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成CR2025型扣式电池。对该扣式电池进行倍率性能测试:充放电截至电压为0.01?1.5V，充放电电流分别为0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C，每个倍率循环5次，其中，lC=700mA/g。倍率性能测试结果表明，在0.1C的条件下，电池的放电比容量为209.3mAh/g ;在0.2C的条件下，电池的放电比容量为191.8mAh/g ;在0.5C的条件下，电池的放电比容量为185.4mAh/g ;在IC的条件下，电池的放电比容量为166.4mAh/g ;电池的倍率性能较好。本实施例提供一种锂离子电池，其正极包括上述的锂离子电池正极材料。本发实施例中的锂离子电池正极材料的制备方法为一种软化学方法制备富锂正极材料Li 02,即溶胶-凝胶法，与传统的固相烧结法和化学沉淀法制备锂离子电池富锂正极材料相比，本实施例的方法使得各原料组分在溶胶-凝胶状态下实现了原子级别的均匀混合，从而使得生成的溶胶-凝胶状物质分散均匀，大大缩短了对于溶胶-凝胶状物质的灼烧时间，且使得灼烧生成的产物富锂正极材料Li 02成分均一，产品的一致性良好。使用该方法制得的富锂正极材料做成的锂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照分子式Li[Li(1/3－x/3)CoxMn(2/3－2x/3)]O2中的相应金属元素的系数配比，分别称取含锂的化合物、含钴的化合物、含锰的化合物配置成混合溶液，其中，x=0.4～0.6；（2）向所述步骤（1）中的所述混合溶液中加入聚凝剂，所述聚凝剂与所述步骤（1）中的混合溶液中的金属阳离子的摩尔比为（2:1）～（20:1），得到凝胶状物质，将该凝胶状物质干燥后再在含氧气氛下进行灼烧，得到锂离子电池正极材料Li[Li(1/3－x/3)CoxMn(2/3－2x/3)]O2。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢磊，海滨，朱广燕，翟丽娟，刘三兵，陈效华，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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