本發(fā)明涉及鋰電子電池，具體涉及一種新型尖晶石鋰離子電池正極材料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的新型尖晶石鋰離子電池正極材料及制備方法在實(shí)際使用中仍存在以下弊端：

2、鋰離子電池因其功率密度高、自放電率低、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在動(dòng)力、儲(chǔ)能方面發(fā)揮著重大作用，但同時(shí)鋰離子電池的容量已經(jīng)不能滿足發(fā)展需求，提高電池能量密度的一個(gè)有效方式是提升正極材料工作電壓和比容量(能量密度＝工作電壓×比容量)，尖晶石型鎳錳酸鋰(lini0.5mn1.504，lnmo)具有高工作電壓(～4.7v?vs.li+/li)和較高放電比容量(146.7mah/g)，能量密度可達(dá)650wh/kg，而且其成本低、安全性高、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)使其成為極具潛力的正極材料之一；然而，尖晶石型鎳錳酸鋰材料也存在不足，它在進(jìn)一步應(yīng)用中其自身存在過渡金屬錳溶解、jahn-teller效應(yīng)和電解液的腐蝕作用等缺點(diǎn)，這是制約鎳錳酸鋰無法成為鋰離子電池主流正極材料的主要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種新型尖晶石鋰離子電池正極材料及制備方法，以解決上述的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種新型尖晶石鋰離子電池正極材料及制備方法，所述釩元素修飾的高能量密度的鎳錳酸鋰尖晶石正極材料具有如下化學(xué)通式：

3、li1+2xni0.5+xmn1.5-11xv8xo4,0<x<0.1363。

4、進(jìn)一步地，所述經(jīng)過高價(jià)元素來平衡元素的電負(fù)性并提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升鎳的占比，來提高放電比容量。

5、進(jìn)一步地，包括以下操作步驟：

6、(1)將鋰源、鎳源、錳源和釩源采用濕法球磨混料進(jìn)行混合，得到混料前驅(qū)體；

7、(2)將步驟(1)所得混料前驅(qū)體以1-10℃/分鐘的升溫速率升溫至1000℃進(jìn)行第一次煅燒，煅燒時(shí)間為24小時(shí)，之后以1-10℃/分鐘降溫速率降至室溫，將所得煅燒產(chǎn)物研磨，得到具有高能量密度特點(diǎn)的新型尖晶石鋰離子正極材料；

8、步驟(1)中所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰或氧化鋰，所述鎳源為氧化亞鎳或碳酸鎳，所述錳源為二氧化錳或碳酸錳；所述釩源為五氧化二釩；

9、步驟(1)中所述鋰源為碳酸鋰，所述鎳源為氧化亞鎳，所述錳源為二氧化錳；

10、步驟(1)中，以鋰元素計(jì)的鋰源、以鎳元素計(jì)的鎳源、以錳元素計(jì)的錳源和以釩元素計(jì)的釩源的用量摩爾比為(1.22-1.23)：0.2：y：x，其中0<x<0.5，y＝1.5-11x；

11、以鋰元素計(jì)的鋰源、以鎳元素計(jì)的鎳源、以錳元素計(jì)的錳源和以釩元素計(jì)的釩源的用量摩爾比為1.225：0.2：y：x，其中0<x<0.5，y＝1.5-11x；

12、步驟(1)中所述濕法球磨混料采用的分散介質(zhì)為無水乙醇；

13、步驟(1)中所述濕法球磨混料采用的球料重量比為5:1-8:1，球磨轉(zhuǎn)速為300-600轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為6-10小時(shí)；

14、具有高能量密度的新型尖晶石鋰離子電池材料在動(dòng)力鋰電池、消費(fèi)電子的鋰離子電池中的應(yīng)用。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種新型尖晶石鋰離子電池正極材料及制備方法具備以下有益效果：

16、該新型尖晶石鋰離子電池正極材料及制備方法，通過將鎳(4.7v)的平臺(tái)延長，實(shí)現(xiàn)較高的放電比容量；

17、摻入了適當(dāng)?shù)奈鍍r(jià)釩離子，能夠有效提高材料的穩(wěn)定性，延長材料的循環(huán)壽命，改善其倍率性能；

18、減少了錳的比例，減緩了錳元素在充放電過程中產(chǎn)生的歧化反應(yīng)與jahn-teller效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)提高能量密度的同時(shí)改善其循環(huán)穩(wěn)定性；

19、尖晶石正極材料為純相的尖晶石結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品純度高，無雜質(zhì)相，產(chǎn)品一致性好；

20、尖晶石正極材料制備方法為高溫固相合成方法，與共沉淀法、溶膠凝膠法和水熱法等濕化學(xué)合成方法相比，過程簡單，便于操作，成本低，更有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種新型尖晶石鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述釩元素修飾的高能量密度的鎳錳酸鋰尖晶石正極材料具有如下化學(xué)通式：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型尖晶石鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述經(jīng)過高價(jià)元素來平衡元素的電負(fù)性并提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升鎳的占比，來提高放電比容量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型尖晶石鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下操作步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種新型尖晶石鋰離子電池正極材料及制備方法，涉及鋰電子電池技術(shù)領(lǐng)域，該新型尖晶石鋰離子電池正極材料及制備方法，通過用釩修飾后的高能量密度尖晶石鎳錳酸鋰正極材料顯著提高了鎳(4.7V)高壓放電平臺(tái)，在1C下，首次將放電比容量提升到143mAh/g；通過釩元素修飾，有效提高材料的穩(wěn)定性，改善其倍率性能，從而獲得高能量密度的尖晶石鎳錳酸鋰正極材料；本發(fā)明提供的制備方法為球磨結(jié)合高溫固相燒結(jié)合成方法，首次將燒結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)到24h，合成過程簡單，便于操作，成本低，材料一致性好，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉子安,張明建
受保護(hù)的技術(shù)使用者：香港中文大學(xué)（深圳）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2