本发明专利技术公开了一种金属氧化物锂离子电池正极材料及其制备方法，要解决的技术问题是提高正极材料的电化学性能，本发明专利技术的材料通式为ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ－ｚ］Ｍｎ↓［ｘ］Ｃｏ↓［ｙ］Ｍ↓［ｚ］Ｏ↓［２］，其中ｘ＋ｙ＋ｚ＜１，或ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ－ｚ－ｒ］Ｍｎ↓［ｘ］Ｃｏ↓［ｙ］Ｍ↓［ｚ］Ｎ↓［ｒ］Ｏ↓［２］的四或五元金属氧化物材料，其中ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｒ＜１，所述Ｍ、Ｎ为Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｖ、Ｚｎ和Ｚｒ元素中的一种，ｘ＝０．０１～０．８，ｙ＝０．０１～０．８，ｚ＝０．０１～０．８，ｒ＝０．０１～０．８。其制备方法包括制备前驱体混合物，混合，烧结。本发明专利技术与现有技术相比，利用液相多元元素混合反应、混合、固相烧结方法制备氧化物锂离子电池正极材料，最大放电容量大于１５０ｍＡｈ／ｇ，首次库仑效率达到９０％以上，循环３００周后的容量保持率大于９５％，适宜于大规模工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，特别是一种四或五元 。
技术介绍
自19卯年代Sony公司成功实现锂离子二次电池的商业化生产以来，由于 锂离子电池具有工作电压高、比能量大、重量轻、体积小、循环寿命长、无记 忆效应、可快速充放电和无环境污染等一系列显著的优点，而成为摄像机、移 动电话、笔记本电脑、便携式测量仪等便携式电子电器的首选电源，也被广泛 地应用在各种便携式电子产品和移动工具上，它在电动汽车EV和混合电动汽车 HEV电源方面也有着巨大的应用前景。现有技术的正极材料主要是具有层状结构 的LiCo02、 LiNi02、 LiMn02，尖晶石结构的LiMnA和镁橄榄石结构的磷酸盐系列。 LiCo02由于相对较高的成本和相对较低的容量，理论容量高达274mAh/g，但其 实际容量仅130-140mAh/g，以及过充不安全性限制了其发展空间；LiNi02具有 相对较高的容量，但热稳定性差，且在大电流下充放电时容量衰减明显；LiMn02 电极容量比较大，但在循环中结构不稳定，易向尖晶石型转变，导致容量衰减； LiMn204合成简单，价格低廉，安全性能好，但其放电容量较低，约为120 mAh /g，其次，在充放电过程中会发生Jahn-Teller畸变效应，导致温度高于55 °。时，材料结构发生变形，生成的MrV溶解于电解质中使电极活性物质损失，容 量衰减很快，这些都阻碍了 LiMri204正极材料的应用。磷酸盐系列材料成本低，具有环境友好性，但其导电性太差从而造成循环性能不佳，最终影响了它的商 业应用。上述三种体系的正极材料各有优缺点，不能满足未来锂离子电池的发展需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种， 要解决的技术问题是提高正极材料的电化学性能，安全性能，以满足高容量、高 安全性电池、电动汽车和混合电动汽车的需要。本专利技术采用以下技术方案 一种金属氧化物锂离子电池正极材料，所述金 属氧化物锂离子电池正极材料的通式为LiNi^ MnxCoyMz02 ，其中x+y+z 〈1， 或LiNih—y卞r MnxCoyMzNr02，其中x+y+z+r<l，所述M、 N为A1、 Ti、 Cr、 Mg、 V、 Zn和Zr元素组成的四或五元金属氧化物材料，x二O. 01 0. 8， y=0. 01 0. 8， z二O. 01 0. 8， r=0. 01 0. 8。本专利技术的金属氧化物锂离子电池正极材料为六方晶系的四或五元金属氧化 物材料。本专利技术的金属氧化物锂离子电池正极材料颗粒具有长短轴比为5 30的近 似球形、菱形、片状、或块状的形貌特征。本专利技术的金属氧化物锂离子电池正极材料的粒度为5 30 um，比表面积为 0.2 10m7g，振实密度为2.0 2.6g/ml。-一种金属氧化物锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤 一、前 驱母体的合成分别配制浓度为0. 5 8 mol/L的碱溶液，浓度为0. 5 8 mol/L 的Ni、 Co、 Mn、 Al、 Ti、 Cr、 Mg、 Zn和Zr盐溶液，将Ni盐溶液，Co盐溶液， 及Mn、 Al、 Ti、 Cr、 Mg、 Zn和Zr盐溶液中的四种或五种，同时以10 100L/h的流速加入到反应釜中，连续搅拌使其生成均匀沉淀，滴加碱溶液调节溶液pH值在8 11.5之间；二、将沉淀出来的粉体进行过滤、洗涤，然后干燥，干燥温度在80 120。C之间，得到干燥的粉体N:Uty—z MnxCo风(0H)2或Ni一—z—KCoxMnyMzNr(0H)2;三、将干燥后的粉体与锂源化合物按摩尔比1: 1 1.2混合；四、将混合物在100 36(TC条件下喷雾干燥，得到前驱体混合物；五、将前驱体混合物以1 lCTC/min的升温速率，在700 100(TC条件下，烧结8 20h，以l 5°C/min降温速度冷却至室温，得到六方晶系晶体结构的四或五元金属氧化物粉体正极材料LiNih—" MnxCoyMz02或LiNi卜x—y—z-r MnxCoyMzNr02，其中X+Y+Z<1， X+Y+Z+R<1， X=0. 01 0. 8， Y二O. 01 0. 8， Z=0. 01 0. 8， R=0. 01 0. 8。本专利技术方法烧结后的正极材料进行破碎、分散、混合，得到比表面积为0.2 10m2/g，形状为长短轴比为5 30的近似球形、菱形、片状或块状的粉体材料。本专利技术方法对所述粉体材料进行分级，得到粒度为5 30 的成品材料。本专利技术方法的碱溶液是氢氧化锂或氢氧化钠。本专利技术方法配制好的Ni盐溶液，Co盐溶液，以及Mn、 Al、 Ti、 Cr、 Mg和Zr四种或五种盐溶液为氯酸、硫酸、硝酸、醋酸、或磷酸盐，按配制后的溶液质量比大于0至8%分别加入添加剂，添加剂为氨水、乙二醇、乙二胺、十二 十六垸基磺酸钠和聚乙二醇中的一种以上。-本专利技术方法的锂源化合物是氢氧化锂、碳酸锂或醋酸锂。本专利技术与现有技术相比，利用液相多元元素混合反应、固相烧结方法制备的四、五元氧化物锂离子电池正极材料，与金属锂片组装模拟电池，以0.3C的充放电电流密度充放电，充放电电压为2.5 4.2V时，最大放电容量大于150mAh/g，首次库仑效率达到90%以上，与现有材料相比，提高了5%，循环300周后的容量保持率大于95%，原材料和制备成本低，操作可控，适宜于大规模工业化生产。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的前驱体的扫描电镜照片。图2是本专利技术实施例1制备的成品的X-射线衍射图谱。图3-1是本专利技术实施例1制备的成品在3000倍下的扫描电镜照片。图3-2是本专利技术实施例1制备的成品在1000倍下的扫描电镜照片。图4是本专利技术实施例1的电池的充放电曲线。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的金属氧化物锂离子电池正极材料，通式为LiN"w MnxCoyMz02 ，其中x+y+z 〈1， x二0.01 0.8， y=0. 01 0. 8， z=0, 01 0. 8, M为A1、 Ti、 Cr、 Mg、 V、 Zn和Zr元素中一种的四元金属氧化物材料，或通式为LiNi卜ry-z—r MnxCoyMzNr02，其中x+y+z+r〈l，x二O. 01 0. 8， y-O. 01 0. 8， z=0. 01 0. 8， r二O. 01 0. 8， M、 N为A1、 Ti、Cr、 Mg、 V、 Zn和Zr元素中一种的五元金属氧化物材料。如LiNi,-^ MnxCoyAlz02或LiNih-，KCcaiyMgzMnr02，晶体结构为六方晶系，具有长短轴比为5 30的近似球形、菱形、片状或块状的形貌特征，其粒度为5 30 ii m，比表面积为0.2 10m7g，振实密度为2.0 2.6g/ml。本专利技术的金属氧化物锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤一、前驱母体的合成，分别配制浓度为0. 5 8 mol/L的氢氧化锂或氢氧化钠碱溶液，浓度为O. 5 8 mol/L的Ni、 Co、 Mn、 Al、 Ti、 Cr 、 Mg、 V 、 Zn和Zr的氯酸盐、硫酸盐、磷酸盐或硝酸盐溶液，在配制好的Ni盐溶液，Co盐溶液，及Mn、 Al、 Ti、 Cr 、 Mg、 V 、 Zn和Zr盐溶液的四本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属氧化物锂离子电池正极材料，其特征在于：所述金属氧化物锂离子电池正极材料的通式为ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ－ｚ］Ｍｎ↓［ｘ］Ｃｏ↓［ｙ］Ｍ↓［ｚ］Ｏ↓［２］，其中ｘ＋ｙ＋ｚ＜１，或ＬｉＮｉ↓［１－ｘ－ｙ－ｚ－ｒ］Ｍｎ↓［ｘ］Ｃｏ↓［ｙ］Ｍ↓［ｚ］Ｎ↓［ｒ］Ｏ↓［２］，其中ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｒ＜１，所述Ｍ、Ｎ为Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｖ、Ｚｎ和Ｚｒ元素组成的四或五元金属氧化物材料，ｘ＝０．０１～０．８，ｙ＝０．０１～０．８，ｚ＝０．０１～０．８，ｒ＝０．０１～０．８。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贺雪琴，李斌，岳敏，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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