本发明涉及锂离子电池材料技术，尤其涉及一种锂离子电池正极材料。
背景技术：
石化能源短缺、环境污染问题(特别是我国特大城市雾霾)使我国把发展电动汽车定为国家必须要发展的新兴战略产业之一。随着批量电动汽车的投入使用，电动汽车对高安全性、高能量功率密度的电池和储能系统的需求越来越迫切，锂离子电池是最佳选择，而高安全性、高比容量、高比功率和长寿命的正极材料是高性能电池亟待解决的关键性问题，它关系到电动汽车的推广和应用。
已有的锂离子电池正极材料存在比容量不高，多数材料的实际比容量仅为30-50mah/g，电压平台低，循环性能差等缺陷。
已有中大多数采用磁控溅射、电子束蒸发和真空热蒸发等物理气相沉积技术，存在设备投入成本高、沉积速度慢、生产效率低、工艺复杂等问题。而本发明采用溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备铟掺杂镍锰酸锂正极材料，该方法有利于工艺的简化和降低成本、适合锂离子电池正极材料的大规模工业化推广应用。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种工艺简单、成本低的锂离子电池正极材料，旨在解决填补路面坑槽后容易反复的问题。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种锂离子电池正极材料，首先采用溶胶凝胶液相合成法制备镍锰酸锂正极材料前驱体，然后用液相合成法制备铟化合物产物，最后将镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物混合后采用自蔓延燃烧固相合成方法得到最终产物：铟掺杂镍锰酸锂正极材料。
本发明进一步的技术方案是：所述溶胶凝胶液相合成法制备镍锰酸锂正极材料前驱体的步骤包括：
ⅰ.将锂盐材料、锰盐材料、镍盐材料按1:0.5:1.5的化学计量准确的称量，溶于适量去离子水中得到溶液a；
ⅱ.用柠檬酸作为分散剂，量取300ml的溶液a加入0.08-1.2mol/浓度的柠檬酸10-60ml，得到溶液b；
ⅲ.将溶液b放入水浴锅中，向里面加入适量氨水使其ph值调节到6-8，将混合溶液在50-95℃的水浴中加热搅拌7-9小时，直至呈现出粘稠的湿凝胶状态时停止加热；
ⅳ.粘稠状湿凝胶的在10-6托、70—90℃环境下真空干燥后得到镍锰酸锂正极材料前驱体。
本发明进一步的技术方案是：所述用液相合成法制备铟化合物产物的步骤包括：
ⅰ.将铟盐材料与去离子水按1:10的重量百分比称量，混合后得到含铟溶液a；
ⅱ.将蔗糖完全溶解在盛有去离子水的烧杯中，得到蔗糖溶液，随后将烧杯放在磁力搅拌器上，缓慢低速搅拌，溶解后缓慢地将含铟溶液a加入蔗糖溶液中，得到混合溶液b；
ⅲ.逐滴把二甲基甲酰胺加到上述混合溶液b中，密封烧杯杯口，在剧烈搅拌2-4小时，使得溶液充分均匀混合；
ⅳ.将上述混合液转移到容量为50ml的烧杯中，再放置在真空干燥箱中，在10-6托、80℃情况下恒温干燥6-8小时，随后自然冷却至室温得到含铟前驱体产物c；
ⅴ.含铟前驱体产物c球磨3-4小时磨成细滑粉末后，盛放在洁净的坩埚中，随后放置在箱式电阻炉中，加热到550℃恒温2小时，然后随炉冷却至室温后，取出研磨成细滑黄色粉末，得到最终产物的铟化合物产物。
本发明进一步的技术方案是：所述将镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物混合后采用自蔓延燃烧固相合成方法得到最终产物，其操作方法是：把干燥后的镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物研磨混合均匀后放入洁净的坩埚中，倒入适量燃料，点燃燃料，自蔓延燃烧5-10分钟，得到5v电位铟掺杂的镍锰酸锂正极材料。
本发明进一步的技术方案是：步骤ⅰ中所述锂盐材料包括金属锂、氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氢氧化锂、氯化锂、硫酸锂、硝酸锂中的一种或多种。
本发明进一步的技术方案是：步骤ⅰ中所述锰盐材料包括金属锰、氧化锰、碳酸锰、醋酸锰、氢氧化锰、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或多种。
本发明进一步的技术方案是：步骤ⅰ中所述镍盐材料包括金属镍、氧化镍、碳酸镍、醋酸镍、氢氧化镍、氯化镍、硫酸镍、硝酸镍中的一种或多种。
本发明进一步的技术方案是：步骤ⅰ中所述铟盐材料包括金属铟、氧化铟、碳酸铟、醋酸铟、氢氧化铟、氯化铟、硫酸铟、硝酸铟中的一种或多种。
本发明进一步的技术方案是：所述燃料包括乙醇、甲醇、脂类、醚类、汽油、柴油中的一种或多种。
本发明的有益效果是：由于首先采用溶胶凝胶法制备铟掺杂的镍锰酸锂正极材料前驱体，该方法可以实现反应物的原子级均匀混合、合成温度低，因而制备产物的粒径小到绝大多数为纳米级、均一性好、比表面积大、形态和组成易于控制；然后，采用自蔓延燃烧法，快速烧结生成目标产物铟掺杂镍锰酸锂正极材料；综观整个过程，本发明工艺过程相对简单、易于操作、能耗小、成本低、容易实现大规模工业化、生产效率高、产品比容量和循环寿命高。
具体实施方式
一种锂离子电池正极材料，一种锂离子电池正极材料，首先采用溶胶凝胶液相合成法制备镍锰酸锂正极材料前驱体，然后用液相合成法制备铟化合物产物，最后将镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物混合后采用自蔓延燃烧固相合成方法得到最终产物：铟掺杂镍锰酸锂正极材料。
所述溶胶凝胶液相合成法制备镍锰酸锂正极材料前驱体的步骤包括：ⅰ.将锂盐材料、锰盐材料、镍盐材料按1:0.5:1.5的化学计量准确的称量，溶于适量去离子水中得到溶液a；ⅱ.用柠檬酸作为分散剂，量取300ml的溶液a加入0.08-1.2mol/浓度的柠檬酸10-60ml，得到溶液b；ⅲ.将溶液b放入水浴锅中，向里面加入适量氨水使其ph值调节到6-8，将混合溶液在50-95℃的水浴中加热搅拌7-9小时，直至呈现出粘稠的湿凝胶状态时停止加热；ⅳ.粘稠状湿凝胶的在10-6托、70—90℃环境下真空干燥后得到镍锰酸锂正极材料前驱体。
所述用液相合成法制备铟化合物产物的步骤包括：ⅰ.将铟盐材料与去离子水按1:10的重量百分比称量，混合后得到含铟溶液a；ⅱ.将蔗糖完全溶解在盛有去离子水的烧杯中，得到蔗糖溶液，随后将烧杯放在磁力搅拌器上，缓慢低速搅拌，溶解后缓慢地将含铟溶液a加入蔗糖溶液中，得到混合溶液b；ⅲ.逐滴把二甲基甲酰胺加到上述混合溶液b中，密封烧杯杯口，在剧烈搅拌2-4小时，使得溶液充分均匀混合；ⅳ.将上述混合液转移到容量为50ml的烧杯中，再放置在真空干燥箱中，在10-6托、80℃情况下恒温干燥6-8小时，随后自然冷却至室温得到含铟前驱体产物c；ⅴ.含铟前驱体产物c球磨3-4小时磨成细滑粉末后，盛放在洁净的坩埚中，随后放置在箱式电阻炉中，加热到550℃恒温2小时，然后随炉冷却至室温后，取出研磨成细滑黄色粉末，得到最终产物的铟化合物产物。
所述将镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物混合后采用自蔓延燃烧固相合成方法得到最终产物，其操作方法是：把干燥后的镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物研磨混合均匀后放入洁净的坩埚中，倒入适量燃料，点燃燃料，自蔓延燃烧5-10分钟，得到5v电位铟掺杂的镍锰酸锂(lini0.5mn1.5o4)正极材料。
步骤ⅰ中所述锂盐材料包括金属锂、氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氢氧化锂、氯化锂、硫酸锂、硝酸锂中的一种或多种。步骤ⅰ中所述锰盐材料包括金属锰、氧化锰、碳酸锰、醋酸锰、氢氧化锰、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或多种。步骤ⅰ中所述镍盐材料包括金属镍、氧化镍、碳酸镍、醋酸镍、氢氧化镍、氯化镍、硫酸镍、硝酸镍中的一种或多种。步骤ⅰ中所述铟盐材料包括金属铟、氧化铟、碳酸铟、醋酸铟、氢氧化铟、氯化铟、硫酸铟、硝酸铟中的一种或多种。所述燃料包括乙醇、甲醇、脂类、醚类、汽油、柴油中的一种或多种。
本发明首先采用溶胶凝胶法制备铟掺杂的镍锰酸锂正极材料前驱体，该方法可以实现反应物的原子级均匀混合、合成温度低，因而制备产物的粒径小到绝大多数为纳米级、均一性好、比表面积大、形态和组成易于控制；然后，采用自蔓延燃烧法，快速烧结生成目标产物铟掺杂镍锰酸锂正极材料；综观整个过程，本发明工艺过程相对简单、易于操作、能耗小、成本低、容易实现大规模工业化、生产效率高、产品比容量和循环寿命高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于：首先采用溶胶凝胶液相合成法制备镍锰酸锂正极材料前驱体，然后用液相合成法制备铟化合物产物，最后将镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物混合后采用自蔓延燃烧固相合成方法得到最终产物：铟掺杂镍锰酸锂正极材料。
2.如权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于：所述溶胶凝胶液相合成法制备镍锰酸锂正极材料前驱体的步骤包括：ⅰ.将锂盐材料、锰盐材料、镍盐材料按1:0.5:1.5的化学计量准确的称量，溶于适量去离子水中得到溶液a；ⅱ.用柠檬酸作为分散剂，量取300ml的溶液a加入0.08-1.2mol/浓度的柠檬酸10-60ml，得到溶液b；ⅲ.将溶液b放入水浴锅中，向里面加入适量氨水使其ph值调节到6-8，将混合溶液在50-95℃的水浴中加热搅拌7-9小时，直至呈现出粘稠的湿凝胶状态时停止加热；ⅳ.粘稠状湿凝胶的在10-6托、70—90℃环境下真空干燥后得到镍锰酸锂正极材料前驱体。
3.如权利要求2所述的锂离子电池正极材料，其特征在于：所述用液相合成法制备铟化合物产物的步骤包括：ⅰ.将铟盐材料与去离子水按1:10的重量百分比称量，混合后得到含铟溶液a；ⅱ.将蔗糖完全溶解在盛有去离子水的烧杯中，得到蔗糖溶液，随后将烧杯放在磁力搅拌器上，缓慢低速搅拌，溶解后缓慢地将含铟溶液a加入蔗糖溶液中，得到混合溶液b；ⅲ.逐滴把二甲基甲酰胺加到上述混合溶液b中，密封烧杯杯口，在剧烈搅拌2-4小时，使得溶液充分均匀混合；ⅳ.将上述混合液转移到容量为50ml的烧杯中，再放置在真空干燥箱中，在10-6托、80℃情况下恒温干燥6-8小时，随后自然冷却至室温得到含铟前驱体产物c；ⅴ.含铟前驱体产物c球磨3-4小时磨成细滑粉末后，盛放在洁净的坩埚中，随后放置在箱式电阻炉中，加热到550℃恒温2小时，然后随炉冷却至室温后，取出研磨成细滑黄色粉末，得到最终产物的铟化合物产物。
4.如权利要求3所述的锂离子电池正极材料，其特征在于：所述将镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物混合后采用自蔓延燃烧固相合成方法得到最终产物，其操作方法是：把干燥后的镍锰酸锂正极材料前驱体和铟化合物产物研磨混合均匀后放入洁净的坩埚中，倒入适量燃料，点燃燃料，自蔓延燃烧5-10分钟，得到5v电位铟掺杂的镍锰酸锂正极材料。
技术总结