一种复合改性尖晶石型镍锰酸锂正极材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明提供一种复合改性尖晶石型镍锰酸锂正极材料及其制备方法和应用，涉及正极材料技术领域。

背景技术

目前，几种类型的锂离子电池正极材料已经开发并商业化，主要包括橄榄石型LiFePO

研究人员发现，在尖晶石型LiMn

为了克服LiNi

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于：提供一种采用简易的室温固相反应法，结合后续的高温煅烧将稀土和氟共掺杂到尖晶石型镍锰酸锂的相结构中并同时在其表面构建一层稀土-锰基钙钛矿型氧化物（ReMnO

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种复合改性尖晶石型镍锰酸锂正极材料，所述正极材料的化学式如下：LiNi

优选的，所述正极材料为核壳结构，其中芯层为尖晶石型镍锰酸锂，空间群为Fd-3m(227)，壳层为钙钛矿型ReMnO

优选的，所述稀土为La、Ce、Pr、Nd中的至少一种。

本发明所述的一种复合改性尖晶石型镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照化学式计量比，将镍盐、锰盐、稀土盐和反应剂置于球磨罐中，加水后在室温下球磨反应处理，得到混合物A，其中球磨时间为1～5h，转速为350～450转/分钟；

（2）将所述混合物A进行水洗，去除可溶性无机盐，得到混合物B；

（3）按照化学式计量比，将所述混合物B与锂盐和氟化物置于球磨罐中，加入分散剂，在室温下球磨均匀后并烘干，得到掺杂的镍锰酸锂前驱体C，球磨时间为1～5h,，转速为350～450转/分钟；

（4）将所述掺杂的镍锰酸锂前驱体C在800～950℃、空气气氛下煅烧2～13h，随后自然冷却至室温，粉碎，过筛得到一种复合改性尖晶石型镍锰酸锂正极材料。

优选的，所述锂盐选自碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、草酸锂中的一种或者几种的组合；所述镍盐为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、乙酸镍中的一种或者几种的组合；所述锰盐为硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、乙酸锰中的一种或者几种的组合；所述反应剂为草酸钠、碳酸钠中的一种或两者的组合；所述稀土盐为稀土硫酸盐、稀土氯化物、稀土硝酸盐中的一种或者几种的组合；所述氟化物为氟化锂、氟化铵中的一种或两者的组合。

优选的，步骤（3）所述分散剂为水、乙醇、丙酮中的至少一种。

优选的，步骤（3）所述烘干的温度为90～110℃。

与现有技术相比，本发明通过室温固相反应，辅助高温煅烧制备得到稀土和氟共掺杂结合钙钛矿型ReMnO

附图说明

图1为本发明实施例1中所制备的LiNi

图2为本发明实施例1中所制备的LiNi

图3为本发明实施例1中所制备的LiNi

图4为本发明实施例1中所制备的LiNi

图5为本发明实施例2中所制备的LiNi

图6为本发明实施例2中所制备的LiNi

图7为本发明实施例2中所制备的LiNi

图8为本发明实施例2中所制备的LiNi

图9为本发明实施例3中所制备的LiNi

图10为本发明实施例3中所制备的LiNi

图11为本发明实施例3中所制备的LiNi

图12为本发明实施例3中所制备的LiNi

图13为本发明实施例4中所制备的LiNi

图14为本发明实施例4中所制备的LiNi

图15为本发明实施例4中所制备的LiNi

图16为本发明实施例4中所制备的LiNi

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行进一步地详细描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

一种尖晶石型镍锰酸锂正极材料LiNi

将7.3689g的0.055mol（过量10%）Na

本实施例所得LiNi

实施例2

一种尖晶石型镍锰酸锂正极材料LiNi

将7.3886g的0.05514mol（过量10%）Na

本实施例所得的LiNi

实施例3

一种尖晶石型镍锰酸锂正极材料LiNi

将7.3689g的0.055mol（过量10%）Na

本实施例所得LiNi

实施例4

一种尖晶石型镍锰酸锂正极材料LiNi

将7.3886g的0.05514mol（过量10%）Na

本实施例所得LiNi

实施例5

一种尖晶石型镍锰酸锂正极材料LiNi

将7.3980g的0.05521mol（过量10%）Na

将LiNi

实施例6

一种尖晶石型镍锰酸锂正极材料LiNi

将7.4436g的0.05555mol（过量10%）Na

将LiNi

实施例7

一种尖晶石型镍锰酸锂正极材料LiNi

将7.4624g的0.05569mol（过量10%）Na

将LiNi

实施例8

一种尖晶石型镍锰酸锂正极材料LiNi

将5.8440g的0.05514mol（过量10%） Na

将LiNi

从表1中不同技术条件下所制备的尖晶石型镍锰酸锂的储锂性能可以看出，尖晶石型镍锰酸锂的储锂性能主要取决于它的组成，其中组成为LiNi

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。