A preparation method of anionic co-doped lithium-rich manganese-based solid solution cathode material is described. The utility model belongs to the field of cathode materials for lithium ion batteries. The soluble metal salt and soluble phosphate of the invention are dissolved in secondary deionized water to form a mixture solution, and the polymer is dissolved in anhydrous ethanol to form a polymer solution. Then the polymer solution and the mixture solution were mixed evenly, and the precursor was prepared by electrospinning device. Finally, the precursor and fluoride were mixed evenly according to the molar ratio and roasted in oxygen environment to obtain anionic co-doped lithium-rich manganese-based solid solution cathode materials. The preparation method of the invention is simple, the reaction process is fast and simple, the phosphate radical of the cathode material is added through the precursor, the doping is more uniform, and the fluoride ion is cascaded doped by high temperature induction in the calcination process, which restrains the side reaction of the surface and \oxygen loss\ in the first week of charging and discharging process, improves the first week efficiency, and the structure of the cathode material is effectively stabilized by polyanion and improves. Cyclic stability of materials.
【技术实现步骤摘要】
一种阴离子共掺杂的富锂锰基固溶体正极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池正极材料领域,公开了一种阴离子共掺杂的富锂锰基固溶体正极材料的制备方法。
技术介绍
随着锂离子电池在电动汽车和储能领域的应用越来越广泛,人们亟需降低锂离子电池的成本,同时,提高其能量密度。富锂锰基正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Mn,Ni,Co)以其高达250mA·h/g的可逆比容量受到广泛关注,但是其首周库伦效率低、倍率性能差以及循环性能差等问题严重制约其应用。为了提高富锂锰基正极材料的性能,研究人员对其进行了改性研究。改性方法主要包括包覆、酸处理、掺杂等。其中包覆能有效减少电解液分解的副产物与活性材料的接触面积,包覆材料主要包括金属氧化物、金属磷酸盐、导电有机物等;酸处理能有效提高首周库伦效率,主要采用低浓度的硝酸等;掺杂能有效缓解层状结构转变或提高首周库伦效率。但是,目前的掺杂改性往往只涉及一种离子,不能同时提高首周库伦效率和循环性能。Xia课题组(ChemistryofMaterials,2011,23(7):1954-1963)通过溶胶凝胶法成功制备了Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54(BO4)0.75x(BO3)0.25xO2–3.75x,(BO3)3-和(BO4)5-的引入,使得O2-的2p能带下降,减少了与Ni3+/Ni4+的eg能带和Co3+/Co4+的t2g能带的重合,从而提高了富锂材料的热稳定性、循环性能,但是首次库伦效率仍未有效提高。因此,寻找一种掺杂的简易制备方法,使改性前后材料的首周库伦效率和循环性能同时提高的同时,能保证 ...
【技术保护点】
1.一种阴离子共掺杂的富锂锰基固溶体正极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将包含Li、Mn、Co和Ni的可溶性金属盐及可溶性磷酸盐按照摩尔比溶于二次去离子水中,混合成一定浓度的混合物溶液;(2)将聚合物溶于无水乙醇中,制成一定浓度的聚合物溶液;(3)将步骤(2)中的聚合物溶液与(1)中金属盐溶液混合均匀,转移到注射器中,利用静电纺丝装置制备前驱体;(4)将步骤(3)中所得前驱体和氟化物按照摩尔比混合均匀,在氧气环境下进行焙烧,得到阴离子共掺杂的富锂锰基固溶体正极材料。
【技术特征摘要】
1.一种阴离子共掺杂的富锂锰基固溶体正极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将包含Li、Mn、Co和Ni的可溶性金属盐及可溶性磷酸盐按照摩尔比溶于二次去离子水中,混合成一定浓度的混合物溶液;(2)将聚合物溶于无水乙醇中,制成一定浓度的聚合物溶液;(3)将步骤(2)中的聚合物溶液与(1)中金属盐溶液混合均匀,转移到注射器中,利用静电纺丝装置制备前驱体;(4)将步骤(3)中所得前驱体和氟化物按照摩尔比混合均匀,在氧气环境下进行焙烧,得到阴离子共掺杂的富锂锰基固溶体正极材料。2.如权利要求1所述阴离子共掺杂的富锂锰基固溶体正极材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中所述可溶性金属盐为乙酸盐、硝酸盐中的一种或两种,浓度为1.2~1.6M;所述可溶性磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵中的一种或两种;可溶性金属盐与可溶性磷酸盐的摩尔比为0~0.084。3...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨凯,耿萌萌,范茂松,高飞,刘皓,张明杰,李建玲,吴斌,单来支,王庆,高运兴,叶俊,
申请(专利权)人:中国电力科学研究院有限公司,国家电网有限公司,国网山东省电力公司泰安供电公司,北京科技大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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