[发明专利]改性尖晶石型锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料制备方法，更具体的说是一种改性尖晶石型锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

尖晶石型锰酸锂具有资源丰富、价格低廉、无毒无污染的优点，近年来被广泛关注，并且锰酸锂应用十分广泛，锰酸锂作为锂离子电池的正极材料，主要应用在以下几个方面：(1) 便携式电子设备，如笔记本电脑、摄像机、照相机、游戏机、小型医疗设备等；(2) 通信设备，如手机、无绳电话、卫星通讯、对讲机等；(3) 军事设备，如导弹点火系统、大炮发射设备、潜艇、鱼雷及一些特殊的军事用途；(4) 交通设备，如电动汽车、摩托车、自行车、小型休闲车等。但是，现有的锰酸锂材料普遍存在循环性能欠佳和高温性能差的缺点。因此，提高锰酸锂的循环性能和高温稳定性是目前锰酸锂材料改进的方向。

发明内容

发明目的：本发明为了解决现有技术的不足，提供了一种高低温循环性能好的改性尖晶石型锰酸锂的制备方法。

技术方案：一种改性尖晶石型锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将锰源物质、锂源物质、掺杂剂根据化学式Li_(1+X)Mn_(2-X-Y)M_YO₄ 进行计量配料，其中M为掺杂改性剂，且0 ≤ X ≤ 0.20，0 ≤ Y ≤ 0.25，在干混机或者混料机中混合10-60min；

（2）将步骤（1）中的物料放入坩埚中推入马弗炉或者窑炉中进行烧结，烧结温度控制在650～1150℃，保温时间为4～50h，再降温到500～1000℃，保温1～15h，最后冷却至室温，整个烧结过程是在空气或者氧气氛围下进行，通气量控制范围为0.6～4m³/h；

（3）若还需二次以上烧结，将步骤（2）得到的物质进行二次以上烧结，二次以上烧结温度控制在550～1050℃，保温时间为2～30h，再降温到450～1000℃，保温1～15h，最后冷却至室温，整个烧结过程是在空气或者氧气氛围下进行，通气量控制范围为0.5～4m³/h；

（4）将步骤（2）或（3）得到的物质进行表面处理以降低碱含量，碱含量的降低范围必须控制LiOH ≤0.01%，Li₂CO₃ ≤0.05%，均为质量百分率；

（5）将步骤（4）得到的物质分级过筛，得到改性的尖晶石型锰酸锂物质。

作为优选，锰源物质选自为MnO₂、Mn₃O₄、Mn(OH)₂、Mn₂O₃的一种或者两种以上，D50在2～20微米之间。

作为优选，锂源物质选自为Li₂CO₃或者LiOH。

作为优选，掺杂剂选自为Cr、La、Ce、Zr、Ni、Mg、Ti、Al、Ca、V、B的氧化物或氢氧化物的一种或几种。

作为优选，步骤（2）和（3）烧结次数为一次或者二次以上。

作为优选，步骤（4）中降低碱含量的方法为水洗，表面包覆，提高烧结温度，增加烧结次数，增加通气量，延长烧结时间。

有益效果：本方法所制备的产品不仅粒度分布均匀，D50为4～30μm，可要求进行不同程度的调整；而且改善了电池的循环和高温性能，且倍率性能佳。本发明的工艺步骤简单，成本低，易于实现规模化工业生产。具体有如下优点：（1）本发明采取固相合成法，生产过程简单易控；（2）本发明采用不同温段控制烧结过程，促进晶体成长均匀；（3）通过掺杂和表面处理，起到改性和修饰作用，可获得高性能产品，比容量提高，倍率性能和循环性能佳，高温性能优异。该方法工艺简单，生产成本低，生产过程易于控制和操作，易于大规模工业化生产，并且能很好的解决锰酸锂在存储或放电循环过程中存在的容量衰减快的问题。

附图说明

图1 为实施例1 合成的锰酸锂粉末的XRD图；

图2 为实施例1 合成的锰酸锂粉末的SEM图；

图3 为实施例1 合成的锰酸锂粉末的首次充放电比容量曲线图；

图4 为实施例1 合成的锰酸锂粉末的25℃循环曲线图。

具体实施方式

本发明下面将结合实施例作进一步详述：

实施例1