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申请/专利权人:北京理工大学
摘要:本发明涉及一种Li2SO4包覆和Al掺杂的复合层状正极材料及其应用,属于锂离子电池技术领域。将层状正极材料前驱体粉末、锂源和铝源在无水乙醇中研磨混合均匀,得到混合粉末;将所述混合粉末放入坩埚Ⅰ中,将硫酸盐放入坩埚Ⅱ中,将两个坩埚放入管式炉或马弗炉,空气或氧气氛围下,首先升温至480℃~520℃预烧4h~6h,然后升温至600℃~900℃煅烧10h~12h,煅烧结束后降温冷却,在坩埚Ⅰ中得到一种Li2SO4包覆和Al掺杂的复合层状正极材料。Li2SO4包覆和Al掺杂通过协同作用既可减少高电压正极表面产氧等副反应,又能增加锂离子传输速率,稳定高脱锂状态下的正极内部晶格结构,从而显著提高高充电截止电压下单晶层状正极材料的比容量和循环稳定性。
主权项:1.一种Li2SO4包覆和Al掺杂的复合层状正极材料,其特征在于:所述材料通过以下方法制备得到,方法步骤如下:(1)将层状正极材料前驱体粉末、锂源和铝源在无水乙醇中研磨混合均匀,得到混合粉末;(2)将所述混合粉末放入坩埚Ⅰ中,将硫酸盐放入坩埚Ⅱ中,将两个坩埚放入管式炉,氧气氛围下,首先升温至480℃~520℃预烧4h~6h,然后升温至600℃~900℃煅烧10h~12h,煅烧结束后降温冷却,在坩埚Ⅰ中得到一种Li2SO4包覆和Al掺杂的复合层状正极材料;其中,层状正极材料前驱体粉末与锂源的摩尔比为1:1.05~1.2,铝源的物质的量为层状正极材料前驱体粉末物质的量的0.5%~10%;硫酸盐中硫酸根的物质的量为层状正极材料前驱体粉末物质的量的20%~50%;所述硫酸盐为520~900℃下分解产生三氧化硫气体的硫酸盐;步骤(1)中,所述层状正极材料前驱体粉末为NixAyM1-x-yOH2、NixAyM1-x-yCO3或NixAyM1-x-yC2O4,其中,A为Co或Fe,M为Mn、Al或W,0x1,0≤y1,0≤1-x-y1;步骤(2)中,坩埚Ⅱ放置于管式炉的进气口端;步骤(1)中,所述层状正极材料前驱体粉末中镍含量大于0.8,步骤(2)中气体流量为50CFM~300CFM。
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