[发明专利]一种包覆锰酸锂复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种包覆锰酸锂复合材料的制备方法。所述方法是先调节乙二胺四乙酸、二水合乙酸锂、四水合乙酸镁和四水合乙酸锰的混合溶液的pH至8±1，加入锰酸锂，加热搅拌至溶胶生成后，干燥得到干凝胶，然后将干凝胶在空气气氛下，300±50℃预烧后研磨，再在700±50℃高温煅烧，得到包覆的锰酸锂复合材料。本发明制备过程简单，原料来源广泛，成本低，有利于大规模工业生产。本发明制备的包覆的锰酸锂复合材料，作为锂离子电池正极材料具有优良的倍率充放电性能和优异的循环使用寿命。

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，涉及一种包覆锰酸锂复合材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、循环寿命长、环境友好、体积小、能量密度大等优点，成功应用于笔记本电脑、手机、照相机等便携式电子设备的储能系统。电池性能的提高主要取决于组成电池的电极材料性能的提高，而电极材料的选择往往决定了锂离子电池的性能。相对于负极而言，正极材料的研究较为滞后，无论是能量密度还是功率密度都比较低，因此，正极材料的研究成了锂离子电池研究的重点。目前商业化的锂离子电池所用的正极材料基本上以LiCoO₂为主，但LiCoO₂生产成本高，价格昂贵，不利于广泛应用。因此，开发和生产成本低廉，来源广泛的尖晶石型锰酸锂作为锂离子电池的正极材料具有重要的意义。

尖晶石型LiMn₂O₄原料因其锰矿资源丰富、价格低廉、极易合成，同时对环境无污染而又具有良好的安全性能等优点被誉为动力型锂离子电池正极材料最理想的正极材料之一，是最有希望取代LiCoO₂成为新一代锂离子电池的正极材料。但是，目前锰酸锂正极材料还没有得到大规模的商业化应用，是由于经过多次充放电循环后，LiMn₂O₄正极材料的容量衰减较严重，这成为该材料发展的主要限制因素。因此，改善尖晶石型锰酸锂正极材料的电化学性能才能使其得到更广泛的应用。

目前，对LiMn₂O₄正极材料的改性主要途径有体相掺杂和表面修饰。表面包覆主要是在锰酸锂颗粒表面包覆一层阻隔物，有效减少锰酸锂颗粒与电解液的接触，从而减少锰的溶解以及电解液的分解，提高锰酸锂的循环稳定性。D.Arumugam等人研究了CeO₂包覆层对LiMn₂O₄性能的改进，其降低了材料的界面阻抗和电子传输阻抗，提高了电池的高温性能和倍率性能，但整体放电容量不高，在电流密度为0.5C下循环后容量仅在120mAh/g左右(Arumugam D,Paruthimal Kalaignan G.Synthesis and electrochemicalcharacterization of nano-CeO₂-coated nanostructure LiMn₂O₄cathode materialsfor rechargeable lithium batteries[J].Electrochimica Acta,2010)。H.S,ahan等人对LiMn₂O₄采用Cr₂O₃作为包覆层进行表面修饰，包覆后的正极材料循环稳定性得到了较好的改善，但其反应要求较高，需在800℃高温下反应(H.S,ahan et al.Effect of theCr₂O₃coating on electro-chemical properties of spinel LiMn₂O₄as a cathodematerial for lithium battery applications[J].Solid State Ionics,2010)。

发明内容