[发明专利]一种锰酸锂正极材料制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种锰酸锂正极材料制备方法。

【背景技术】

锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、对环境友好等优点被广泛应用于3C电子产品、电动车等领域。锰酸锂作为锂离子电池正极材料具有原料丰富、价格低廉、无污染、电压高、可承受大电流充放电、安全性好等优势，然而锰酸锂正极材料容量衰减较为严重，导致循环性能变差，并且存在显著的Jahn-Teller效应，即在某一方向上产生结构变形力。研究表明：对于锰酸锂正极材料，球形具有的低比表面积和各向同性特点有利于提高循环性能。

现有技术中，锰酸锂正极材料的制备方法主要有高温固相法和液相合成法，然而，高温固相法难以使反应物混合均匀，得到的材料颗粒大小不一、形状不规则、结晶不完整；液相合成法需要消耗大量的溶剂和酸碱，合成路线长，并且得到的产品粒度小，比表面大。

鉴于此，实有必要提供一种锰酸锂正极材料制备方法以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明提出一种简单易操作，并能够提高产物循环性能的锰酸锂正极材料制备方法。

本发明提供一种锰酸锂正极材料制备方法，包括以下步骤：

1)将碳素微球加入去离子水中，超声分散均匀后形成浓度为0.5-2g/L的碳素微球悬浮液；将高锰酸钾加入去离子水中，搅拌至完全溶解后形成浓度为100-700g/L的高锰酸钾溶液；

2)将所述碳素微球悬浮液与所述高锰酸钾溶液按照Mn:C＝2.1-2.8的摩尔比例混合，搅拌反应一段时间后进行离心分离并获得离心产物；

3)将所述离心产物洗涤、烘干后获得二氧化锰前驱体；

4)将所述二氧化锰前驱体与锂盐按照Li:Mn＝0.45-0.65的摩尔比例分散于水或者乙醇溶剂中，烘干后得到的混合物在500-900℃的温度下煅烧8-24h，冷却后即可获得锰酸锂正极材料。

在一个优选实施方式中，步骤1)中，将碳素微球加入去离子水中进行超声分散的时间为0.5-1h。

在一个优选实施方式中，步骤2)中，所述高锰酸钾溶液与所述碳素微球悬浮液混合后在20-80℃的温度下搅拌反应12-72h。

在一个优选实施方式中，步骤3)中，采用去离子水洗涤所述离心产物，之后在60-80℃的温度下烘干。

在一个优选实施方式中，所述锂盐为氢氧化锂、硝酸锂或者碳酸锂。

在一个优选实施方式中，步骤4)中，所述二氧化锰前驱体与所述锂盐分散于水或者乙醇溶剂中后，在60-80℃的温度下烘干。

在一个优选实施方式中，步骤4)中，煅烧所述混合物时，从室温至500-900℃的升温速率控制在5-10℃/min。

本发明提供的锰酸锂正极材料制备方法采用高锰酸钾为氧化剂、碳素微球为还原剂和模板剂，通过化学软刻蚀的方法制备球形二氧化锰前驱体，再将二氧化锰前驱体与锂盐混合均匀，经过高温煅烧得到球形锰酸锂正极材料。采用该方法制备的锰酸锂正极材料比表面积低，因此电解液的接触面积小，从而抑制了锰的溶解，此外，锰酸锂正极材料整体受力均匀，循环性能得以改善。

【附图说明】

图1为本发明提供的锰酸锂正极材料制备方法在一实施例中获得的锰酸锂正极材料的XRD图。

图2为图1所示的锰酸锂正极材料的SEM图。

图3为采用图1所示的锰酸锂正极材料制备的扣式电池的充放电曲线。

图4为采用图1所示的锰酸锂正极材料制备的扣式电池的循环性能曲线。

【具体实施方式】

本发明提供一种锰酸锂正极材料制备方法，包括以下步骤：

1)将碳素微球加入去离子水中，超声分散均匀后形成浓度为0.5-2g/L的碳素微球悬浮液；将高锰酸钾加入去离子水中，搅拌至完全溶解后形成浓度为100-700g/L的高锰酸钾溶液；

2)将所述碳素微球悬浮液与所述高锰酸钾溶液按照Mn:C＝2.1-2.8的摩尔比例混合，搅拌反应一段时间后进行离心分离并获得离心产物；

3)将所述离心产物洗涤、烘干后获得二氧化锰前驱体；

4)将所述二氧化锰前驱体与锂盐按照Li:Mn＝0.45-0.65的摩尔比例分散于水或者乙醇溶剂中，烘干后得到的混合物在500-900℃的温度下煅烧8-24h，冷却后即可获得锰酸锂正极材料。