技术领域
[0001] 本
发明属于
锂离子电池正极材料的制备领域，具体涉及一种高比容量富锂正极材料的制备方法。
背景技术
[0002]
锂离子电池具有高
电压、高容量和
循环寿命长等显著优点而被广泛应用于移动
电子设备、国防工业、电动
汽车等领域。由于
能源和环境保护的需要，电动汽车已成为当前新能源领域中最受关注的行业。因而，开发高性能的锂离子动
力电池已成为近年来最热
门的研究领域之一。富锂层状正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2（M=Co、Mn、Ni等；0 1），因具有更高~的比容量、优异的高温性能、原料丰富、无毒无害、循环
稳定性好和安全性好等优点，成为近年来人们较为广泛的关注的正极材料。我国的锰储量十分丰富，应用富锂正极材料可大大降低目前商业化锂离子电池的成本，使之可以作为便携式电子产品能源供给的装置及交通工具的一个储能装置。富锂层状正极材料的合成有很多方法，有共沉淀法，溶胶凝胶法，
喷雾干燥法，固相法，离子交换法等。但这些方法操作起来都相对复杂。
[0003] 而且富锂材料具有容量高、工作电压窗口高的特点，高温稳定性能较好，对于
电解液的要求较高；但其同时也具有
倍率性能较差、循环稳定性较差等缺点，作为正极材料时，一般小
电流密度下的放电比容量能达到300mAh/g左右。但是材料的首次库伦效率较低，不可逆容量损失较大。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于针对现有富锂材料首次循环效率较低，制备方法复杂、不易控制等不足，提供一种高比容量富锂正极材料的制备方法。本发明通过
水热法一步合成富锂材料，大大简化了操作步骤，同时所制得的材料的首次库伦效率也大大提高。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种高比容量富锂正极材料的制备方法，采用水热法一步合成富锂正极材料，具体包括以下步骤：
[0007] 1）称取0.6-0.735g乙酸锰、0.2-0.249g乙酸镍、0.2-0.249g乙酸钴放入反应釜
内衬中，加入10-15mL去离子水，搅拌使各原料溶解，在40-70℃的水浴下，加入50-55mL 浓度为2-2.5moL/L的氢
氧化锂溶液，搅拌10-20分钟，再加入3-8mL双氧水反应；
[0008] 2）将反应釜内衬密封后，放入反应釜中；在180-200℃反应12-48小时，再经离心洗涤干燥后得到样品，所得样品再经400-600℃
退火2-6小时，制得富锂正极材料。
[0009] 按照上述制备方法制得的高比容量富锂正极材料的应用，具体为在锂离子电池正极材料中的应用；锂
电池组装：按
质量比75-85:10-15:5-10称取富锂正极材料、
碳黑、聚偏氟乙烯，混合
研磨后，均匀涂在0.25 cm2的
铝片上做正极，负极为金属锂，
电解质是1M LiPF6的EC+EMC (EC/ EMC=1/1 v/v) 溶液。
[0010] 电池组装均在氩气氛围的
手套箱里进行（水及氧的含量均低于0.5 ppm）。
[0011] 本发明的有益效果在于：
[0012] 1）本发明采用水热法一步合成了高纯度高结晶度的富锂材料，大大简化了操作步骤，操作简便、成本低、纯度高、性能优异，有利于工业化生产；
[0013] 2）通过该方法制得的富锂材料，放电比容量高；在电流密度为30 mA g-1时，其放电比容量高达370mAhg-1，大电流400 mA g-1时比容量达到140 mAhg-1；而且材料具有较好的循环稳定性，且所制备的材料具有非常高的首次库伦效率（90%以上）。
附图说明
[0014] 图1是水热制得的样品和经过进一步
热处理后的富锂正极材料的XRD图；
[0015] 图2是富锂正极材料的扫描电镜图（SEM）；
[0016] 图3是富锂正极材料在不同电流密度下的充放电曲线图；
[0017] 图4是富锂正极材料在电流密度200 mA g-1下的循环性能图。
具体实施方式
[0018] 本发明用下列
实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
[0019] 实施例1
[0020] 一种高比容量富锂正极材料的制备方法，采用水热法一步合成富锂正极材料，具体包括以下步骤：
[0021] 1）称取0.6g乙酸锰、0.249g乙酸镍、0.2g乙酸钴放入反应釜内衬中，加入13mL去离子水，搅拌使各原料溶解，在60℃的水浴下，加入52mL 浓度为2moL/L的氢氧化锂溶液，搅拌15分钟，再加入5mL双氧水反应；
[0022] 2）将反应釜内衬密封后，放入反应釜中；在190℃反应24小时，再经离心洗涤干燥后得到样品，所得样品再经500℃退火4小时，制得富锂正极材料。
[0023] 按照上述制备方法制得的高比容量富锂正极材料的应用，具体为在锂离子电池正极材料中的应用；锂电池组装：按质量比80:12:8称取富锂正极材料、碳黑、聚偏氟乙烯，混合研磨后，均匀涂在0.25 cm2的
铝片上做正极，负极为金属锂，电解质是1M LiPF6的EC+EMC (EC/ EMC=1/1 v/v) 溶液。
[0024] 电池组装均在氩气氛围的手套箱里进行（水及氧的含量均低于0.5 ppm）。
[0025] 图1是水热制得的样品和经过进一步热处理后的富锂正极材料的XRD，可以从图中看出XRD相差不大，说明我们经过一步水热法就可合成出高结晶度的富锂正极材料。对材料进行化学元素分析得到富锂正极材料化学式为Li1.12 Ni0.14Mn0.52Co0.16O2。图2为富锂正极材料的扫描电镜图（SEM），从图中可以看出材料尺寸大概为30 nm-60 nm，颗粒尺寸较小，且具有良好的均匀性。图3为富锂正极材料在不同电流密度下的充放电曲线，在电流密度为30 mA g-1时，其放电比容量高达370mAhg-1，大电流400 mA g-1时比容量达到140 mAhg-1。图4是富锂正极材料在电流密度200 mA g-1下的循环性能图，经过100次循环比容量可以达到-1180mAhg ，可以看出材料有较好的循环稳定性，且所制备的材料具有非常高的首次库伦效率（90%以上）。
[0026] 实施例2
[0027] 一种高比容量富锂正极材料的制备方法，采用水热法一步合成富锂正极材料，具体包括以下步骤：
[0028] 1）称取0.735g乙酸锰、0.249g乙酸镍、0.249g乙酸钴放入反应釜内衬中，加入15mL去离子水，搅拌使各原料溶解，在70℃的水浴下，加入55mL 浓度为2.5moL/L的氢氧化锂溶液，搅拌10分钟，再加入8mL双氧水反应；
[0029] 2）将反应釜内衬密封后，放入反应釜中；在180℃反应48小时，再经离心洗涤干燥后得到样品，所得样品再经400℃退火6小时，制得富锂正极材料。
[0030] 按照上述制备方法制得的高比容量富锂正极材料的应用，具体为在锂离子电池正极材料中的应用；锂电池组装：按质量比85:10:10称取富锂正极材料、碳黑、聚偏氟乙烯，混合研磨后，均匀涂在0.25 cm2的铝片上做正极，负极为金属锂，电解质是1M LiPF6的EC+EMC (EC/ EMC=1/1 v/v) 溶液。
[0031] 电池组装均在氩气氛围的手套箱里进行（水及氧的含量均低于0.5 ppm）。
[0032] 实施例3
[0033] 一种高比容量富锂正极材料的制备方法，采用水热法一步合成富锂正极材料，具体包括以下步骤：
[0034] 1）称取0.65g乙酸锰、0.22g乙酸镍、0.22g乙酸钴放入反应釜内衬中，加入10mL去离子水，搅拌使各原料溶解，在40℃的水浴下，加入50mL 浓度为2moL/L的氢氧化锂溶液，搅拌20分钟，再加入3mL双氧水反应；
[0035] 2）将反应釜内衬密封后，放入反应釜中；在200℃反应12小时，再经离心洗涤干燥后得到样品，所得样品再经600℃退火2小时，制得富锂正极材料。
[0036] 按照上述制备方法制得的高比容量富锂正极材料的应用，具体为在锂离子电池正极材料中的应用；锂电池组装：按质量比75:15:5称取富锂正极材料、碳黑、聚偏氟乙烯，混合研磨后，均匀涂在0.25 cm2的铝片上做正极，负极为金属锂，电解质是1M LiPF6的EC+EMC (EC/ EMC=1/1 v/v) 溶液。
[0037] 电池组装均在氩气氛围的手套箱里进行（水及氧的含量均低于0.5 ppm）。
[0038] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明
申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
