本發(fā)明涉及一種鋰電正極材料的制備方法，特別是涉及一種空心微球結(jié)構(gòu)三元正極材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著更小、更輕和更高性能的電子和通訊設(shè)備的迅速發(fā)展，人們對為這些設(shè)備提供電源的電池性能尤其對比能量提出了越來越高的要求。但是，目前已商品化的鋰離子電池和 MH/Ni電池的比容量已經(jīng)很難繼續(xù)提高。因此，迫切需要開發(fā)比能量更高的電池。鋰離子二次電池作為高比能量化學(xué)電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通訊、筆記本電腦、攝像機(jī)、照相機(jī)、便攜式儀器儀表等領(lǐng)域，迅速發(fā)展成為目前最重要的二次電池之一。鋰離子電池作為最新一代的綠色高能蓄電池，于20世紀(jì)90年代初迅速發(fā)展起來，鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞。

由于三元材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂（0<x<1, 0<y<1）具有優(yōu)于磷酸亞鐵鋰和鈷酸鋰的特性，并且根據(jù)調(diào)節(jié)鎳、鈷、錳的比例，可以制備出不同性能的三元電極材料。隨著新能源汽車的興起和發(fā)展，三元材料是研究的熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種空心微球結(jié)構(gòu)三元正極材料及制備方法和應(yīng)用。

一種空心微球結(jié)構(gòu)三元正極材料的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

（1）將MnCO₃微球在馬弗爐中400~450℃煅燒5~10 h，形成多孔的MnO₂；

（2）按摩爾量比1:1-x-y: x:y（0<x<1，0<y<1）將鋰鹽、鎳鹽、鈷鹽、多孔MnO₂浸漬在均勻介質(zhì)中，在磁力攪拌過程中，在室溫條件下慢慢將均勻介質(zhì)蒸發(fā)掉；

（3）將上述所得混合物研磨10~30 min，然后馬弗爐中800~900℃煅燒20~25 h，得空心微球結(jié)構(gòu)三元正極材料。

所述的鋰鹽為硝酸鋰、醋酸鋰、檸檬酸鋰、草酸鋰、甲酸鋰或乳酸鋰中的一種或其組合。

所述的鎳鹽為硝酸鎳、醋酸鎳或草酸鎳中的一種或其組合。

所述的鈷鹽為硝酸鈷、醋酸鈷或草酸鈷中的一種或其組合。

所述的均勻介質(zhì)為丙酮或無水乙醇。

一種空心微球結(jié)構(gòu)三元正極材料，其特征在于，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。

一種空心微球結(jié)構(gòu)三元正極材料作為鋰電正極材料的應(yīng)用。

本發(fā)明提供一種空心微球結(jié)構(gòu)三元正極材料（LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂（0<x<1, 0<y<1））的制備方法, 本發(fā)明利用“柯肯達(dá)爾效應(yīng)”的原理（金屬原子鎳、鈷、錳較快的外擴(kuò)散速率與氧原子較慢地內(nèi)擴(kuò)散速率所形成的空心結(jié)構(gòu)），以浸漬法輔助高溫固相法制備空心微球結(jié)構(gòu)的三元材料?？招奈⑶蚪Y(jié)構(gòu)的三元材料具有較大的比表面積，能夠與電解液充分接觸，進(jìn)而可以提高材料的電化學(xué)性能。并且制備方法簡單，工藝條件容易實(shí)現(xiàn)，能量消耗低，且制備無污染。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1空心微球結(jié)構(gòu)LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的XRD圖。

圖2為實(shí)施例2空心微球結(jié)構(gòu)LiNi_0.5Co_0.3Mn_0.2O₂材料的循環(huán)壽命圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明通過下面具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)的描述，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不受限于這些實(shí)施例子。

實(shí)施例一：

將MnCO₃微球在馬弗爐中450 ℃煅燒10 h，形成多孔的MnO₂；按摩爾量比0.01 mol:0.0033 mol :0.0033 mol : 0.0033 mol將醋酸鋰、醋酸鎳、醋酸鈷和多孔MnO₂浸漬在無水乙醇中，在磁力攪拌過程中，在室溫條件下慢慢將無水乙醇蒸發(fā)掉；將上述所得混合物研磨10 min，然后馬弗爐中800 ℃煅燒25 h，得空心微球結(jié)構(gòu)的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂。圖1是空心微球結(jié)構(gòu)LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的XRD圖，經(jīng)與文獻(xiàn)對比，該材料是純相，且R_(003)/(104)=1.7,大于1.2，說明沒有Li⁺與Ni²⁺的離子混雜現(xiàn)象，（006）/(102)與（108）/（110）分裂峰說明材料是層狀結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例二：

將MnCO₃微球在馬弗爐中450 ℃煅燒5 h，形成多孔的MnO₂；按摩爾量比0.01 mol:0.005 mol :0.003 mol : 0.002 mol將硝酸鋰、硝酸鎳、硝酸鈷和多孔MnO₂浸漬在無水乙醇中，在磁力攪拌過程中，在室溫條件下慢慢將無水乙醇蒸發(fā)掉；將上述所得混合物研磨30 min，然后馬弗爐中850 ℃煅燒20 h，得空心微球結(jié)構(gòu)的LiNi_0.5Co_0.3Mn_0.2O₂。圖2是空心微球結(jié)構(gòu)LiNi_0.5Co_0.3Mn_0.2O₂材料的循環(huán)壽命圖，首次放電比容量為170 mAh/g，經(jīng)過50次循環(huán)放電比容量為152 mAh/g，容量保持率為89.4%。

實(shí)施例三：

將MnCO₃微球在馬弗爐中400 ℃煅燒10 h，形成多孔的MnO₂；按摩爾量比0.01 mol:0.008 mol :0.001 mol : 0.001 mol將硝酸鋰、硝酸鎳、硝酸鈷和多孔MnO₂浸漬在丙酮中，在磁力攪拌過程中，在室溫條件下慢慢將丙酮蒸發(fā)掉；將上述所得混合物研磨30 min，然后馬弗爐中900 ℃煅燒20 h，得空心微球結(jié)構(gòu)的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂。