[发明专利]一种辅助燃烧法制备单晶锰酸锂材料的制备方法

说明书

本发明涉及化学电源技术领域，具体是一种辅助燃烧法制备单晶锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：S1.按摩尔质量比锰化合物:锂化合物:掺杂元素M化合物:聚乙烯吡络烷酮:去离子水=0.8‑1.0:1‑1.2:0‑0.2:0.1‑0.3:30‑50，称取原料；S2.将S1中称量好的锰化合物、锂化合物、掺杂元素M化合物和聚乙烯吡络烷酮加入桨式搅拌器中，之后再加入S1中称量好的去离子水，开启桨式搅拌器，使得锰化合物、锂化合物、掺杂元素M化合物和聚乙烯吡络烷酮溶解在去离子水中。本发明的有益效果为空隙小、压实密度高、倍率性好、首放和循环性能高等并且原料种类较少，价格便宜，并且在生产的过程中不会产生大量的肥料，使得生产过程更加环保，能够有效地降低产品的成本，并且提高产品的生产效率。

技术领域

本发明涉及化学电源技术领域，具体是一种辅助燃烧法制备单晶锰酸锂材料的制备方法。

背景技术

锰酸锂是一种无机化合物，化学式为LiMn₂O₄，锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂，尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO₂成为新一代锂离子电池的正极材料。

中国专利号CN106532033A3提供一种混合锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：(1)大颗粒锰酸锂材料的制备，(2)小颗粒锰酸锂材料的制备，(3)大小颗粒混合，即可得到混合的锰酸锂材料。本发明的一种混合锰酸锂正极材料，通过大小颗粒混掺技术制得高压实、高倍率的锰酸锂材料；该方法工艺简单，操作方便，易于实现工业化生产，而且生产过程无污染，对环境友好。

目前工业化生产的锰酸锂均为小尺寸的一次颗粒团聚而成的二次颗粒，一次小晶粒尺寸较小，晶体缺陷较多，Li+扩散和迁移时受到的阻碍较多，产品表现出压实密度不高，倍率性能和循环性能不佳等缺点。因此，亟需设计一种来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辅助燃烧法制备单晶锰酸锂材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的晶体缺陷较多，Li+扩散和迁移时受到的阻碍较多，产品表现出压实密度不高，倍率性能和循环性能不佳等问题。

本发明的技术方案是：一种辅助燃烧法制备单晶锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.按摩尔质量比锰化合物:锂化合物:掺杂元素M化合物:聚乙烯吡络烷酮:去离子水=0.8-1.0:1.0-1.2:0-0.2:0.1-0.3:30-50，称取原料；

S2.将S1中称量好的锰化合物、锂化合物、掺杂元素M化合物和聚乙烯吡络烷酮加入桨式搅拌器中，之后再加入S1中称量好的去离子水，开启桨式搅拌器，使得锰化合物、锂化合物、掺杂元素M化合物和聚乙烯吡络烷酮溶解在去离子水中形成溶液；

S3.将S2中溶液输送至电加热搅拌罐中，加热搅拌至形成凝胶，使得溶液形成凝胶状，然后对凝胶状原料加热干燥，接着将原料放入加热燃烧炉中，使得原料加热燃烧，得到黑色疏松块状前驱体；

S4.将S3中黑色疏松块状前驱体放置在分散机内进行分散处理，分散处理完成后，使用窑炉烧结得到成品。

进一步地，所述S1中锰化合物为Mn（CH₃CO₂）₂·4H₂O，且锂化合物为LiCH₃CO₂·2H₂O。

进一步地，所述S2中桨式搅拌器的搅拌速度为300-500r/min，且搅拌时间为10-15min，所述S3中加热干燥的加热温度为120-150℃，且加热时间为60-120min。