專利名稱：氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池材料制備領(lǐng)域，尤其涉及氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來微電子及相關(guān)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，現(xiàn)代社會對鋰離子電池的能量密度、體積、循環(huán)壽命、安全性等方面的要求越來越高，一般的正極材料例如LiCo02、LiMn2O4,LiFePO4、三元等越來越不能滿足人們對高容量、高能量密度儲能設(shè)備的需求。層狀富鋰正極材料 XLi2MnO3.(1-χ)LiMO2(M=Mn, Ni, Co, Ni0.5Mn0.5, Cr, Fe)是一種 a -NaFeO2 型固溶體材料，由層狀的Li2MnO3和LiM02 (M=Mn, Ni，Co，Nia5Mna5, Cr，F(xiàn)e)形成的，以其特有的高比容量(20(T300mAh/g)，成為人們研究的熱點(diǎn)。

雖然上述層狀材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，但是目前存在的最主要的問題是:1)首次充放電效率低；2)循環(huán)穩(wěn)定性差。針對這些問題，已報道的改性方法主要包括對材料進(jìn)行摻雜改性和表面氧化物包覆等。但是這些方法制備的XLi2MnO3.(1-X)LiMO2材料性能依然并沒有達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求，因此迫切需要對其進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，使其具有良好的性能，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，造福人類。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)穩(wěn)定性好、首次庫倫效率高的氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟:a、將富鋰正極材料放入加熱爐中，加熱到300-500°C ；b、然后再向加熱爐中通入氨氣，在300-500°C的條件下保溫l_3h ；C、冷卻至室溫，即得到表層含有氮化物的富鋰正極材料。由于采用以上技術(shù)方案，富鋰正極材料的表層與氨氣發(fā)生反應(yīng)，在富鋰正極材料的表層中生成氮化物，經(jīng)過放電循環(huán)測試和首次庫倫效率的測試數(shù)據(jù)可以得出比容量高，循環(huán)穩(wěn)定性好，首次庫倫效率也較高，具有良好的電化學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式一種氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟:a、將富鋰正極材料放入加熱爐中，加熱到300-500°C ；b、然后再向加熱爐中通入氨氣，在300-500°C的條件下保溫l_3h ；C、冷卻至室溫，即得到表層含有氮化物的富鋰正極材料。所述的富鋰正極材料是XLi2MnO3.(11)1^1 2，其中] 為]\111、祖、(:0、祖(|.5]\1%5、0、Fe中任意一種。
步驟a中的加熱爐為管式氣氛爐；步驟c中的冷卻方式為爐內(nèi)自然冷卻。步驟a和b中的溫度均為400°C步驟b中的保溫時間為2h。步驟c中的富鋰正極材料的表層氮化物為氮化錳、氮化鎳、氮化鈷、氮化鎘。若富鋰正極材料為XLi2MnO3.(l_x) LiMnO2,貝U表層生成的氮化物為氮化猛,若富鋰正極材料為XLi2MnO3.(1-x) LiNiO2,則表層生成的氮化物為氮化鎳,生成氮化物的具體成分以此類推。所述的層狀富鋰正極材料先放入瓷舟中，然后將瓷舟放入管式氣氛爐中。在300-500°C的溫度條件下富鋰正極材料與氨氣發(fā)生反應(yīng)，在富鋰正極材料的表層中生成氮化物，相當(dāng)于是氮化物包覆在富鋰正極材料的表層，經(jīng)過放電循環(huán)測試和首次庫倫效率的測試數(shù)據(jù)可以得出該方法制備的富鋰正極材料的比容量高，循環(huán)穩(wěn)定性好，首次庫倫效率也較高，具有良好的電化學(xué)性能。實(shí)施例1將0.5Li2Mn03.0.5LiNi0.5Mn0.502材料加入到瓷舟中，瓷舟放入管式氣氛爐的中間位置。將爐溫升溫到400°C，此時通入NH3，并在此溫度下保溫3h。最后自然冷卻到室溫，即得到氮化錳包覆的0.5Li2Mn03.0.5LiNi0.5Mn0.502材料。實(shí)施例2將0.3Li2Mn0s.0.7LiNi0.5Mn0.502材料加入到瓷舟中，瓷舟放入管式氣氛爐的中間位置。將爐溫升溫到300°C，此時通入NH3，并在此溫度下保溫3h。最后自然冷卻到室溫，即得到氮化物包覆的0.3Li2Mn03.0.7LiNi0.5Mn0.502材料。實(shí)施例3將0.1Li2MnO3.0.9LiNi02材料加入到瓷舟中，瓷舟放入管式氣氛爐的中間位置。將爐溫升溫到500°C，此時通入NH3，并在此溫度下保溫lh。最后自然冷卻到室溫，即得到氮化鎳包覆的0.1Li2MnO3.0.9LiNi02材料。實(shí)施例4將0.7Li2Mn03.0.3LiCo02材料加入到瓷舟中，瓷舟放入管式氣氛爐的中間位置。將爐溫升溫到400°C，此時通入NH3，并在此溫度下保溫2h。最后自然冷卻到室溫，即得到氮化鈷包覆的0.7Li2Mn03.0.3LiCo02材料。實(shí)施例5將0.8Li2Mn03.0.2LiCr02材料加入到瓷舟中，瓷舟放入管式氣氛爐的中間位置。將爐溫升溫到400°C，此時通入NH3，并在此溫度下保溫2h。最后自然冷卻到室溫，即得到氮化鎘包覆的0.8Li2Mn03.0.2LiCr02材料。實(shí)施例6將0.2Li2Mn03.0.8LiFe02材料加入到瓷舟中，瓷舟放入管式氣氛爐的中間位置。將爐溫升溫到400°C，此時通入NH3，并在此溫度下保溫3h。最后自然冷卻到室溫，即得到氮化物包覆的0.2Li2Mn03.0.8LiFe02材料。實(shí)施例1-6中制備的材料的放電循環(huán)測試及首次庫倫效率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:
權(quán)利要求
1.一種氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: a、將富鋰正極材料放入加熱爐中，加熱到300-500°C； b、然后再向加熱爐中通入氨氣，在300-500°C的條件下保溫l_3h； C、冷卻至室溫，即得到表層含有氮化物的富鋰正極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法，其特征在于:所述的富鋰正極材料是 XLi2MnO3.(1-χ) LiMO2,其中 M 為 Mn、N1、Co、Nia 5MnQ.5、Cr、Fe 中任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法，其特征在于:步驟a中的加熱爐為管式氣氛爐；步驟c中的冷卻方式為爐內(nèi)自然冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法，其特征在于:步驟a和b中的溫度均為400°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物包覆的富鋰材料及其制備方法，其特征在于:步驟b中的保溫時間為2h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法，其特征在于:步驟c中的富鋰正極材料的表層氮化物為氮化錳、氮化鎳、氮化鈷、氮化鎘。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法，其特征在于:所述的層狀富鋰正極材料先放入瓷舟中，然后將瓷舟放入管式氣氛爐中。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池材料制備領(lǐng)域，尤其涉及氮化物包覆富鋰正極材料的制備方法。包括以下步驟a、將富鋰正極材料放入加熱爐中，加熱到300-500℃；b、然后再向加熱爐中通入氨氣，在300-500℃的條件下保溫1-3h；c、冷卻至室溫，即得到表層含有氮化物的富鋰正極材料。由于采用以上技術(shù)方案，富鋰正極材料的表層與氨氣發(fā)生反應(yīng)，在富鋰正極材料的表層中生成氮化物，經(jīng)過放電循環(huán)測試和首次庫倫效率的測試數(shù)據(jù)可以得出比容量高，循環(huán)穩(wěn)定性好，首次庫倫效率也較高，具有良好的電化學(xué)性能。
文檔編號H01M4/525GK103107330SQ20131005229
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者朱廣燕, 焦方方 申請人:奇瑞汽車股份有限公司