锂离子电池正极材料、其制备方法及锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种裡离子电池正极材料、其制备方法及裡离子电池。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池因为高的工作电压，高能量密度，无记忆效应，循环寿命长，自放电低， 环境友好等优点在众多储能电池中脱颖而出，成功地被应用在手机、相机、笔记本电脑等数 码产品W及其他便携式的电子设备中，在不久的将来有望被广泛应用于动力汽车巧V)、混 合动力汽车（肥V)和航空航天等领域。
[0003] 随着能源与环境问题的日益严重W及数码产品的更新换代，其对裡离子电池的能 量密度要求越来越高。正极材料是决定裡离子电池能量密度的关键性材料。要提高裡离子 电池的能量密度主要有两个途径；一个是提高材料的比容量，另外一个途径就是提高材料 的充放电电压。
[0004] 常见的正极材料有 LiCo〇2、LiNi〇.sCo〇.2〇2、LiNii/3C〇i/3Mni/3〇2 和 LiFeP〇4 等，放电 电压平台低于4V，要获得高电压，需串联多只单体电池，导致维护不便、安全性能不好等 问题，还会影响电池的功率密度和能量密度。LiMri2〇4放电电压虽有4. IV，但存在J址n- TelIer效应，导致容量及循环稳定性都不理想。过度金属渗杂尖晶石型儘酸裡LiMnz xMx〇4 (M =Ge,化，Co,化，Ni,化，化）拥有5V左右的高电压平台，且容量较高。其中，尖晶石型 LiNie.5Mn1.5O4与儘酸裡一样是具有H维裡离子通道的正极材料，可逆容量为146. 7mAh/g， 与儘酸裡的差不多，但电压平台为4. 7V左右，比儘酸裡的4V电压平台要高出15% W上，且 高温下的循环稳定性也比原有的儘酸裡有了质的提升，被认为是一种有潜力的高能量密度 裡离子电池正极材料。然而，LiNie.5Mn1.5O4在充放电循环中，和LiMri2〇4-样，可能发生的Mn 的溶解和材料颗粒的崩裂，恶化了的循环稳定性。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要提供一种循环稳定性能较好的裡离子电池正极材料、其制备方法 及裡离子电池。
[0006] -种裡离子电池正极材料，所述裡离子电池正极材料的化学式为 LiNi〇.5 yMni.s 2yAl2y〇4,其中 〇<y《0. 3。
[0007] -种裡离子电池正极材料的制备方法，包括W下步骤：
[0008] 将媒源、儘源及铅源按照裡离子电池正极材料的化学式中各元素的化学计量 比混合后加入有机溶剂后进行球磨得到混合物，所述裡离子电池正极材料的化学式为 LiNi〇.5 yMni.s 2yAl2y〇4,其中 〇<y《0. 3 ;
[0009] 将所述混合物在有氧气氛中加热至550°C~70(TC，恒温般烧2小时~10小时得 到中间产物；
[0010] 将所述中间产物与裡源按照媒源和裡源中媒与裡的摩尔比为化5-y) ;1~ (0. 5-y) : 1. 1混合后球磨得到预混料；
[0011] 将所述预混料在有氧气氛中，先加热至40(TC~60(TC恒温般烧2小时~12小时， 再加热至750°C~90(TC恒温般烧2小时~24小时，然后降温至50(TC~60(TC下退火处理 2小时~24小时，冷却后得到所述裡离子电池正极材料。
[0012] 在其中一个实施例中，所述媒源选自媒的氯化物、媒的氧化物、媒的硫酸盐、媒的 硝酸盐及媒的醋酸盐中的至少一种。
[0013] 在其中一个实施例中，所述儘源选自儘的氯化物、儘的氧化物、儘的硫酸盐、儘的 硝酸盐及儘的醋酸盐中的至少一种。
[0014] 在其中一个实施例中，所述铅源选自氨氧化铅、硝酸铅、硫酸铅及氯化铅中的至少 一种。
[0015] 在其中一个实施例中，将所述混合物在有氧气氛中加热至55(TC~70(TC时的升 温速率为TC /min~10°C /min。
[0016] 在其中一个实施例中，所述裡源选自氨氧化裡、硝酸裡、醋酸裡及碳酸裡中的至少 一种。
[0017] 在其中一个实施例中，将所述中间产物与所述裡源混合之前还包括步骤；将所述 中间产物研磨粉碎。
[0018] 在其中一个实施例中，还包括步骤；将得到的裡离子电池正极材料研磨粉碎。
[0019] 一种裡离子电池，所述裡离子电池的电极材料包括上述的裡离子电池正极材料。
[0020] 上述裡离子电池正极材料中，Al3+能够很容易地取代了 Ni2+和Mn3+的位置，而不引 起晶型的变化;Al与0的结合，可减少高温般烧时氧的缺失，并提高裡离子电池正极材料的 稳定性；同时，通过使用Al降低Mn的含量，从而可W减少4V的放电平台，延长5V的放电平 台并增加裡离子电池正极材料的比容量，同时上述裡离子电池正极材料可W缓解在裡离子 电池充放电过程中由于J址n- Teller效应引起的晶格应力，避免裡离子电池正极材料颗 粒的崩解，从而循环稳定性较高。
【附图说明】
[0021] 图1为实施例1制备的裡离子电池正极材料的SEM图；
[0022] 图2为实施例1制备的裡离子电池正极材料组装的2025型扣式电池的放电测试 曲线图；
[0023] 图3为实施例1制备的裡离子电池正极材料组装的2025型扣式电池的首次充放 电曲线图；
[0024] 图4为实施例1~6和对比例1制备的裡离子电池正极材料组装的2025型扣式 电池的循环性能图。
【具体实施方式】
[00巧]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发 明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节W便于充分理解本 发明。但是本发明能够W很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可W在 不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[002引一实施方式的裡离子电池正极材料，其化学式为LiNi。.e yMriu 2yAl2y04,其中 0<y《0. 3。
[0027] 上述裡离子电池正极材料中，Al3+能够很容易地取代了 Ni2+和Mn3+的位置，而不引 起晶型的变化;Al与0的结合，可减少高温般烧时氧的缺失，并提高裡离子电池正极材料的 稳定性；同时，通过使用Al降低Mn的含量，从而可W减少4V的放电平台，延长5V的放电平 台并增加裡离子电池正极材料的比容量，同时上述裡离子电池正极材料可W缓解在裡离子 电池充放电过程中由于J址n- Teller效应引起的晶格应力，避免裡离子电池正极材料颗 粒的崩解，从而循环稳定性较高。
[0028] -实施方式的裡离子电池正极材料的制备方法，包括W下步骤：
[0029] 步骤S110、将媒源、儘源及铅源按照裡离子电池正极材料的化学式中各元素的化 学计量比混合后加入有机溶剂后进行球磨得到混合物。
[0030] 裡离子电池正极材料的化学式为LiNio.s yMni.5 2yAl2y〇4,其中0<y《0. 3。
[0031] 优选的，媒源选自媒的氯化物、媒的氧化物、媒的硫酸盐、媒的硝酸盐及媒的醋酸 盐中的至少一种。进一步的，媒源中的媒元素为H价媒及二价媒中的至少一种。
[0032] 优选的，儘源选自儘的氯化物、儘的氧化物、儘的硫酸盐、儘的硝酸盐及儘的醋酸 盐中的至少一种。进一步的，儘源中的儘元素为二价儘、四价儘、六价儘及走价儘中的至少 一种。
[0033] 优选的，铅源选自氨氧化铅、硝酸铅、硫酸铅及氯化铅中的至少一种。
[0034] 优选的，有机溶剂选自己醇及丙丽中的至少一种。
[0035] 优选的，有机溶剂与媒源的质量比为0. 1:1~0. 2:1。
[003引优选的，球磨的时间为2小时~10小时。
[0037] 优选的，球磨采用行星式球磨机或立式球磨机。
[0038] 优选的，球磨的转速为350;r/min-650;r/min。
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