[发明专利]一种降低锰酸锂中锰在电解液中溶解的方法

说明书

（一）   技术领域 

    本发明涉及一种锂离子电池正极材料锰酸锂，特别涉及一种降低锂离子电池正极材料锰酸锂中锰在电解液中溶解的方法。

（二）   背景技术 

锂离子电池是新一代绿色电池, 具有工作电压和能量密度高、循环寿命长、体积小、重量轻等显著优点, 一经问世便迅速发展起来。锂离子正极材料锰酸锂是继钴酸锂之后发展起来的新型正极材料, 和钴酸锂相比, 具有资源丰富、价格低廉、对环境友好、安全性好的显著特点。尖晶石型LiMn₂O₄ 具有独特的三维隧道结构,有利于Li⁺ 的嵌入和脱出。作为锂离子电池正极材料，LiMn₂O₄ 具有较高的功率和能量密度，在电动汽车领域受到青睐, 是目前车用动力电池唯一实用化的正极材料。

近几年, 对锰酸锂的研究一直是国内外开发新型锂离子电池正极材料的重点。但是LiMn₂O₄ 应用的主要问题是高温下电池循环使用容量衰减较快。究其原因，主要有锰的溶解、电解液的分解及Jahn-Teller 效应。对于这一问题的研究和解决途径的探索是目前锂离子电池研究的主要内容。近年来，人们主要通过掺杂和表面包覆方法改进LiMn₂O₄的电化学性能，掺杂可以在一定程度上抑制Jahn-Teller 畸变（姜-泰勒变形），降低LiMn₂O₄的容量衰减速度。表面包覆能减少材料与电解液的接触面积，抑制锰在电解液中的溶解，提高LiMn₂O₄的循环性能。但这些方法仍存在多种问题，如制备工艺复杂、条件苛刻、周期长、难以大规模生产及生产成本高等。 

（三）   发明内容 

    为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种降低锂离子电池正极材料锰酸锂中锰在电解液中溶解的方法，该方法制备的锂离子电池正极材料锰酸锂降低了锰在电解液中的溶解，提高了锰酸锂电池的电化学性能。

本发明是通过如下技术方案实现的： 

一种降低锂离子电池正极材料锰酸锂中锰在电解液中溶解的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：以碳酸锂和二氧化锰为原料，首先采用干磨方式球磨，球磨速度为110-230 r/ min，然后在500-780℃进行煅烧，随炉冷却得到锂离子电池正极材料锰酸锂。

本发明的降低锂离子电池正极材料锰酸锂中锰在电解液中溶解的方法，其球料比为10-2:1，球磨时间为0.5-8h。 

本发明的降低锂离子电池正极材料锰酸锂中锰在电解液中溶解的方法，热处理过程为以3-5℃/min的升温速度升温，烧结温度为760-800℃，烧结时间为10h。 

本发明的有益效果是：本发明以碳酸锂和氧化锰为原料采用球磨处理方法，降低了锰源粒径, 增大了比表面积和表面能, 工艺简单，实现了对锂离子电池正极材料锰酸锂的改性，降低了锰酸锂中锰离子在电解质中的溶解，抑制Jahn-Teller 畸变，提高了电池的循环性能，对于制备高稳定性的动力电池提供了有利的支撑。 

（四）   附图说明 

附图1为不同时间球磨原料制备的锰酸锂的X-射线衍射图；

附图2为附图1中局部X-射线衍射放大图；

附图3为人工研磨时间0.5h制备的锰酸锂样品的SEM图；

附图4为球磨时间2h制备的锰酸锂样品的SEM图；

附图5为球磨时间4h制备的锰酸锂样品的SEM图；

附图6为球磨时间6h制备的锰酸锂样品的SEM图；

附图7为球磨时间8h制备的锰酸锂样品的SEM图；

附图8为制备锰酸锂前30次循环性能曲线。

（五）   具体实施方式 

实施例1

以碳酸锂和二氧化锰为原料，按摩尔比Li:Mn = 1:2 准确称取原料，在行星式球磨机上进行机械球磨, 球料比分别为10:1、8:1、6:1、4:1、2:1, 转速为200 r/ min，球磨6h。将制备的试样分别转移至刚玉坩埚中, 在电阻炉中、空气气氛下进行热处理: 先以5 ℃/min 的速度升温至500 ℃并保温3h, 冷却后稍微研磨, 使预烧后的粉体散开, 再将预烧料以3 ℃/min 的速度升温至780℃并保温10h, 随炉冷却后，得到样品。