专利名称：稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，是一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料及其制备方法和在制备锂离子电池中的应用。
背景技术：
锂离子电池因具有平台电压高(约3.2 V至3.7 V)、能量密度高、无记忆效应等优点，在移动电话、摄像机、笔记本电脑、便携式电器等上已经得到了广泛应用，并逐步向混合动力汽车，电动汽车等领域扩展；因而人们须要不断提高锂离子电池的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能等。层状锂离子插入型正极材料LiColjZ3Niv3MnljZ3O2首先由Ohzuku和Makimura (文献“用于锂离子电池的层状锂离子插入型正极材料LiColjZ3NiljZ3MnljZ3O2'Chemistry Letters 7 (2001) 642-643)提出，因其相对于目前商业化应用的LiCoO2正极材料而言具有较高的容量、较好的稳定性和安全性及较低的成本，已经作为一种新兴的锂离子电池正极材料而被大规模生产应用；该种材料中，锰、镍、钴三种元素能有效的结合，形成三元的层状结构，其中锰元素为+4价，起到电荷补偿的作用，镍为+2价，是主要的氧化还原反应活性物质，而钴为+3价，同样提供一部分容量。然而，由于人们对持久使用的不断追求，要求正极材料具有更高的容量。因而形如aLi[Li1/3Mn2/3]02 (1-a)LiMO2 (M= Mn, Ni,Co)的富锂层状结构锂离子电池正极材料应运而生。为了提高放电容量，通过加入过量的锂，同时调节过渡金属元素的比例，得到具有高容量的Li2MnO3结构稳定性富锂锂离子电池正极材料。该种材料在2.0V至4.8V的电化学窗口下其能放出约260 mAh/g以上的容量，被认为是最具应用前景的高容量锂离子电池正极材料之一。此外，为了进一步 改进其倍率性能及循环稳定性的不足，在加入过量锂的基础上掺杂一定量的稀土元素来提高富锂层状锂离子电池正极材料各方面的性能。稀土元素掺杂对磷酸盐系、尖晶石锰酸锂系锂离子电池正极材料的性能改善已经公开。专利申请号为CN201010175794.7的中国专利文献提出，将锂源化合物、磷源化合物、铁源化合物、晶相掺杂元素钐的化合物和碳源化合物混合，在500°C至800°C下煅烧10小时至40小时，冷却后得到LiFehSmxPO4-SmPO4A^x = 0.01至0.04)稀土元素掺杂磷酸盐系锂离子电池正极材料；该发明能有效地控制复合掺杂改性正极材料的结构以及材料的粒径，提高材料的电子传导率和锂离子扩散速率，改善材料的电化学性能。专利申请号为CN201010619963.1的中国专利文献公开了通式为LiNia SMn1W75xMxO4,其中，0 < x ^ 0.04，M为镧、钇或铈的稀土元素掺杂尖晶石锰酸锂系锂离子电池正极材料及其制备方法；该制备方法是将可溶性锂盐、可溶性镍盐、可溶性锰盐、M的氧化物、柠檬酸铵混合并溶解在水中，配置成流变相，然后搅拌、蒸干，得到凝胶，再进行热分解和烧结制备得到；该发明公开的掺杂稀土元素的锂离子电池正极材料，具有优异的电化学性能，而且，高温下的循环性能相对于没有改性的LiNi0.5MnL504得到了大幅度的提高。上述两个专利的一个共同的不足之处在于这两个掺杂体系分别为LiFePOJP LiNia5Mk5O4，而这两个正极材料的体系虽然在掺杂改性后性能有了提高，但是其理论容量低，前者为170 mAh/g，后者为160 mAh/g左右。发明内容
本发明提供了一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料及其制备方法和在制备锂离子电池中的应用，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有掺杂稀土元素的锂离子电池正极材料的放电容量低的问题。本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi[Li1/3Mn(2/3_t)Rt]02 (l_a) LiMO2 ;其中0〈a ( 0.7、0〈t ( 0.1、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz、0.3 彡 x 彡 0.45,0.3 ^ y ^ 0.45、且 4x+2y+3z=3。下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进:
上述稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi [Li !Z3Mn (2/3-t) Rt]O2 (1-a) LiMO2，其中，0.5 彡 a 彡 0.7、0〈t 彡 0.05,R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz、1/3 ^ x ^ 0.4、1/3 ^ y ^ 0.4、且 4x+2y+3z=3。上述稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料按下述步骤得到:第一步，按物质的量之比为 1.03 (1+ a/3): (l-a)y: [ (2/3~t) a+(l~a) x]: (1-a) z:at 称取裡盐、镇盐、猛盐、钴盐和稀土硝酸盐，将称取好的锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐在无水乙醇中的总浓度为Imol/L至2 mol/L ;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为400°C至600°C的高温炉内点燃，燃烧反应5分钟至15分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为700°C至900°C下煅烧12小时至24小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。上述锂盐为LiNO3 或 LiCH3COO 2H20 ;或 / 和，镍盐为 Ni (NO3)2 6H20 或Ni (CH3COO)2 4H20。上述锰盐为Mn(NO3)2 6H20 或 Mn(CH3COO)2 4H20 ；或 / 和，钴盐为Co (CH3COO)2 4H20 ;或 / 和，稀土硝酸盐为 La(NO3)3 6H20 或 Sm(NO3)3 6H20。本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi[Li1/3Mn(2/3-t)Rt]02 (l_a)LiMO2，其中 0〈a ( 0.7、0〈t 彡 0.1、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz'0.3彡X彡0.45,0.3彡y彡0.45、且4x+2y+3z=3 ;该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法按下述步骤进行:第一步，按物质的量之比为1.03 (1+ a/3): (1-a)y:[(2/3-t) a+ (l~a) x]: (1-a) z:at称取裡盐、镇盐、猛盐、钻盐和稀土硝酸盐，将称取好的裡盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐在无水乙醇中的总浓度为I mol/L至2 mol/L ;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为400°C至600°C的高温炉内点燃，燃烧反应5分钟至15分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为700°C至900°C下煅烧12小时至24小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进:
上述稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi [Li ^3Mn (2/3-t) RjO2 (1-a) LiMO2 ;其中，0.5 < a < 0.7、0〈t < 0.05、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz、1/3 < x < 0.4、1/3 ^ y ^ 0.4、且 4x+2y+3z=3。
上述锂盐为LiNO3 或LiCH3COO *2H20 ;或 /和，镍盐为 Ni (NO3)2 WH2O或Ni (CH3COO)2 4H20。上述锰盐为Mn(NO3)2 6H20 或 Mn(CH3COO)2 4H20 ；或 / 和，钴盐为Co (CH3COO)2 4H20 ;或 / 和，稀土硝酸盐为 La(NO3)3 6H20 或 Sm(NO3)3 6H20。本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的:上述稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料在制备锂离子电池中的应用。本发明的有益技术效果:本发明得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料具有放电容量高和制备简单便捷的特点，通过本发明得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料为主要原料组装的锂离子电池具有较好的倍率性能和较强的循环稳定性，方便了操作，提高了生产效率。
附图1为本发明稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的扫描电镜图。附图2为本发明稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的X射线衍射图。
具体实施例方式本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。实施例1，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi [Li1/3Mn(2/3-t)Rt]02 (1-a) LiMO2 ;其中 0〈a ( 0.7、0〈t 彡 0.1、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz'0.3 彡 X 彡 0.45,0.3 ^ y ^ 0.45、且 4x+2y+3z=3。
实施例2，作为上述实施例的优化，实施例2的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料按下述步骤得到:第一步，按物质的量之比为1.03(1+ a/3):(l-a)y:[(2/3-t)a+(l-a)x]:(l-a)z:at称取锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐，将称取好的锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐在无水乙醇中的总浓度为I mol/L至2 mol/L;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为400°C至600°C的高温炉内点燃，燃烧反应5分钟至15分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为700°C至900°C下煅烧12小时至24小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。实施例3，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi[Li1/3Mn(2/3_t)Rt]02 (l_a)LiMO2，其中0〈a ( 0.7、0〈t 彡 0.1、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz^0.3 彡 x 彡 0.45,0.3 彡 y 彡 0.45、且4x+2y+3z=3 ;该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法按下述步骤进行:第一步，按物质的量之比为 1.03 (1+ a/3): (l-a)y: [ (2/3-t) a+(l~a) x]: (1-a) z:at 称取裡盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐，将称取好的锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐在无水乙醇中的总浓度为I mol/L至2 mol/L;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为400°C至600°C的高温炉内点燃，燃烧反应5分钟至15分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为700°C至900°C下煅烧12小时至24小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。实施例4，作为上述实施例的优化，实施例4的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为 aLi [Li1/3Mn(2/3_t)Rt]02 (l_a) LiMO2，其中，0.5 彡 a 彡 0.7、0〈t ( 0.05、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz> 1/3 < x < 0.4、1/3 < y < 0.4、且 4x+2y+3z=3。实施例5，作为上述实施例的优化，实施例5的锂盐为LiNO3或LiCH3COO *2H20 ;或/ 和，镍盐为 Ni (NO3) 2 6H20 或 Ni (CH3COO) 2 4H20。实施例6，作为上述实施例的优化，实施例6的锰盐为Mn(NO3)2 *6H20或Mn (CH3COO) 2 *4H20 ;或 / 和，钴盐为 Co (CH3COO) 2 *4H20 ;或 / 和，稀土硝酸盐为 La (NO3) 3 *6H20或 Sm(NO3)3 6H20。实施例7，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式为0.6Li [Li
1/3^11(2/3-1/60) Smi/60]
O2 0.4LiMn1/3Ni1/3Co1/302 ;该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法按下述步骤进行:第一步，按物质的量之比为1.236: 0.53: 0.13: 0.13: 0.01称取LiN03、Mn (CH3COO) 2 4H20、Ni (CH3COO) 2 6H20、Co (CH3COO) 2 4H20 和 Sm (NO3) 3 6H20,将称取好的 LiNO3' Mn (CH3COO) 2 4H20、Ni (CH3COO) 2 6H20、Co (CH3COO) 2 4H20 和 Sm(NO3)3 6H20 溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，LiN03、Mn(CH3COO)2 4H20、Ni (CH3COO)2 6H20、Co (CH3COO)2 *4H20和Sm(NO3)3 *6H20在无水乙醇中的总浓度为I mol/L ;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为500°C的高温炉内点燃，燃烧反应10分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为850°C下煅烧18小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。`实施例8，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式为0.6Li [Li
1/3咖(2/3—0.05) Sm0.05] O2 0.4Li
皿111/3祖1/3&)1/302 ;该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法按下述步骤进行:第一步，按物质的量之比为1.236: 0.51: 0.13: 0.13: 0.03称取LiN03、Mn (CH3COO) 2 4H20、Ni (CH3COO) 2 6H20、Co (CH3COO) 2 4H20 和 Sm (NO3) 3 6H20,将称取好的 LiNO3' Mn (CH3COO) 2 4H20、Ni (CH3COO) 2 6H20、Co (CH3COO) 2 4H20 和 Sm(NO3)3 6H20 溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，LiN03、Mn(CH3COO)2 4H20、Ni (CH3COO)2 6H20、Co (CH3COO)2 *4H20和Sm(NO3)3 *6H20在无水乙醇中的总浓度为I mol/L ;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为500°C的高温炉内点燃，燃烧反应10分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为850°C下煅烧18小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。实施例9，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式为0.6Li [Li1/3Mn(2/3_1/60) Sm1/60] O2 0.4Li皿111/3祖1/3&)1/302 ;该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法按下述步骤进行:第一步，按物质的量之比为1.236: 0.53: 0.13: 0.13: 0.01称取LiN03、Mn (CH3COO) 2 4H20、Ni (CH3COO) 2 6H20、Co (CH3COO) 2 4H20 和 La (NO3) 3 6H20,将称取好的 LiNO3' Mn (CH3COO) 2 4H20、Ni (CH3COO) 2 6H20、Co (CH3COO) 2 4H20 和 La(NO3)3 6H20 溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，LiN03、Mn(CH3COO)2 4H20、Ni (CH3COO)2 6H20、Co (CH3COO)2 *4H20和La(NO3)3 *6H20在无水乙醇中的总浓度为I mol/L ;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为500°C的高温炉内点燃，燃烧反应10分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为850°C下煅烧18小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。实施例10，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式为0.6Li [Li1/3Mn(2/3_1/60) Sm1/60] O2 0.4Li皿111/3祖1/3&)1/302 ;该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法按下述步骤进行:第一步，按物质的量之比为1.236: 0.51: 0.13: 0.13: 0.03称取LiN03、Mn (CH3COO) 2 4H20、Ni (CH3COO) 2 6H20、Co (CH3COO) 2 4H20 和 La (NO3) 3 6H20,将称取好的 LiNO3' Mn (CH3COO) 2 4H20、Ni (CH3COO) 2 6H20、Co (CH3COO) 2 4H20 和 La(NO3)3 6H20 溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，LiN03、Mn(CH3COO)2 4H20、Ni (CH3COO)2 6H20、Co (CH3COO)2 *4H20和La(NO3)3 *6H20在无水乙醇中的总浓度为I mol/L ;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为500°C的高温炉内点燃，燃烧反应10分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为850°C下煅烧18小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。上述实施例中，第一步中锂盐的加入量是过量的，其目的是用于抵消高温下锂的流失。上述实施例得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的扫描电镜图如图1所示，从图1可以看出，本发明得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料为均匀分布的细小一次颗粒，尺寸大小为100 nm至200 nm，具有很好的结晶性，没有明显的第二相出现，说明掺杂的Sm或La没有析出。上述实施例得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的X射线衍射图如图2所示，从图2可以看出，本发明得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料属于a -NaFeO2层状盐岩结构，其晶体结构是层状结构，在20度至25度处出现超点阵结构的卫星峰，即表明Li2MnO3有序结构微区的存在，并且没有杂相出现，说明加入的Sm或La进入到了晶格中。上述实施例得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料与粘合剂聚偏二氟乙烯(PVDF，工业级，上海东氟化工科技有限公司，型号为FR901)以及导电碳黑按质量比90:5:5混合，得到混合料，再加1-甲基2-吡咯烷酮(NMP，按混合料与1-甲基2-吡咯烷酮体积比1:1加入)搅拌成糊状，均匀涂覆在铝箔表面，然后在90°C下烘干12h，经辊压机压制成型后，再置于真空烘箱中于90°C干燥12h，切片制成锂离子电池正极。上述制备的锂离子电池正极与锂离子电池负极(金属锂片)组装锂离子电池:锂离子电池采用聚丙烯微孔膜(Cellgard 2300)为隔膜，以体积比7:3的碳酸二乙酯(DEC)与碳酸乙烯酯(EC)作为溶剂，将LiPF6溶于溶剂中，制得电解液，电解液中LiPF6的浓度为Imol/L。锂离子电池装配过程在水体积含量低于0.1 ppm (即装配环境中水体积含量低于
0.1 ppm)的干燥手套箱中完成。装配好的锂离子电池放置12 h后进行恒流充放电测试，在充放电电压为2.0 V至4.8 V、温度为25土 2°C环境中循环测量锂离子电池正极的可逆嵌锂容量、充放电循环性能及高倍率特性。本发明得到的稀土掺杂富锂层 状锂离子电池正极材料组装的锂离子电池的平均性能参数如表I所示:表I
权利要求
1.一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料，其特征在于稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi[Li1/3Mn(2/3_t)Rt]02 (l_a) LiMO2 ;其中0〈a ( 0.7、0〈t ( 0.1、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz、0.3 彡 x 彡 0.45,0.3 ^ y ^ 0.45、且 4x+2y+3z=3。
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料，其特征在于稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi[Li1/3Mn(2/3_t)Rt]02 (l_a)LiMO2 ;其中，0.5 彡 a 彡 0.7、0〈t 彡 0.05、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz, 1/3 ^ x ^ 0.4、1/3 彡 y 彡 0.4、且4x+2y+3z=30
3.根据权利要求1或2所述的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料，其特征在于该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料按下述步骤得到:第一步，按物质的量之比为1.03(1+ a/3): (1-a) y: [ (2/3_t) a+(l_a) x]:(l_a)z:at 称取裡盐、镇盐、猛盐、钻盐和稀土硝酸盐，将称取好的锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐在无水乙醇中的总浓度为I mol/L至2 mol/L ；第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为400°C至600°C的高温炉内点燃，燃烧反应5分钟至15分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为700°C至900°C下煅烧12小时至24小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。
4.根据权利要求3所述的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料，其特征在于锂盐为LiNO3 或 LiCH3COO 2H20 ;或 / 和，镍盐为 Ni (NO3)2 6H20 或 Ni (CH3COO) 2 4H20。
5.根据权利要求3或4所述的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料，其特征在于锰盐为 Mn (NO3) 2 6H20 或 Mn (CH3COO) 2 4H20 ;或 / 和，钴盐为 Co (CH3COO) 2 4H20 ;或 / 和，稀土硝酸盐为 La(NO3)3 6H20 或 Sm(NO3)3 6H20。
6.一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi[Li1/3Mn(2/3_t)Rt]02 (l_a)LiMO2，其中0〈a ( 0.7、0〈t 彡 0.1、R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz^0.3 彡 x 彡 0.45,0.3 彡 y 彡 0.45、且4x+2y+3z=3 ;该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法按下述步骤进行:第一步，按物质的量之比为 1.03 (1+ a/3): (l-a)y: [ (2/3~t) a+(l~a) x]: (1-a) z:at 称取裡盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐，将称取好的锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐溶解在无水乙醇中得到透明的金属盐乙醇液，锂盐、镍盐、锰盐、钴盐和稀土硝酸盐在无水乙醇中的总浓度为I mol/L至2 mol/L;第二步，将第一步得到的金属盐乙醇液放置在温度为400°C至600°C的高温炉内点燃，燃烧反应5分钟至15分钟，冷却至室温后研磨成粉末；第三步，将第二步得到的粉末放置在温度为700°C至900°C下煅烧12小时至24小时后得到稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料。
7.根据权利要求6所述的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi [Li !Z3Mn (2/3-t) Rt]O2 (1-a) LiMO2 ;其中，0.5 ≤ a ≤ 0.7、0〈t ≤ 0.05,R=La 或 Sm、M=MnxNiyCoz、1/3≤ x ≤ 0.4、1/3≤ y≤ 0.4、且 4x+2y+3z=3。
8.根据权利要求6或7所述的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于锂盐为LiNO3或LiCH3COO 2H20 ;或/和，镍盐为Ni (NO3) 2 6H20或Ni (CH3COO)2 4H20。
9.根据权利要求6或7或8所述的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于锰盐为Mn (NO3) 2 6H20或Mn (CH3COO) 2 4H20 ;或/和，钴盐为Co (CH3COO)2 4H20 ;或 / 和，稀土硝酸盐为 La(NO3)3 6H20 或 Sm(NO3)3 6H20。
10.一种根据权利要求1或2或3或4或5所述稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料在制备锂 离子电池中的应用。
全文摘要
本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，是一种稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料及其制备方法和在制备锂离子电池中的应用；该稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料的化学式通式为aLi[Li1/3Mn(2/3-t)Rt]O2·(1—a)LiMO2；其中0<a≤0.7、0<t≤0.1、R=La或Sm、M=MnxNiyCoz、0.3≤x≤0.45、0.3≤y≤0.45、且4x+2y+3z=3。本发明得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料具有放电容量高和制备简单便捷的特点，通过本发明得到的稀土掺杂富锂层状锂离子电池正极材料为主要原料组装的锂离子电池具有较好的倍率性能和较强的循环稳定性，方便了操作，提高了生产效率。
文档编号H01M4/48GK103208620SQ20131008704
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者穆鑫, 涂江平, 施少军, 方智三, 唐向阳 申请人:新疆金盛科达有色金属新材料有限责任公司