[发明专利]一种超高克比容量尖晶石型锰酸锂的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，公开了一种超高克比容量尖晶石型锰酸锂的制备方法，步骤1：将复合锰氧化物加入电池级碳酸锂，在混料机中混合均匀，在空气气氛下进行烧结，得到尖晶石型锰酸锂粉末；步骤2：取一定量的RuCl3溶于无水乙醇中得到溶液A，将锌盐化合物溶于无水乙醇中得到溶液B，将溶液A加入到溶液B中混合搅拌5‑6h,过滤、洗涤后，真空干燥，焙烧,得到包覆剂粉末；步骤3：将尖晶石型锰酸锂粉末与包覆剂粉末混合，加入湿磨剂，用湿磨设备湿磨混合8‑12小时，真空干燥，并将干燥后的粉末高温烧结，制得混合包覆尖晶石型锰酸锂。本发明RuO2/ZnO对尖晶石型锰酸锂正极材料进行混合包覆，有效抑制了正极材料中锰的溶解，提高了正极材料放电比容量和高温循环保持率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种超高克比容量尖晶石型锰酸锂的制备方法

背景技术

尖晶石结构的锰酸锂电池材料，具有较高的工作电压、价格低廉、原料来源广泛等优点，特别在动力电池应用领域是最具竞争力的电池材料。但是，由于在高温循环过程中，Jahn-Tener效应、锰的溶解和电解液的分解等问题导致LiMn₂O₄的容量衰减特别严重，严重的影响着尖晶石型锰酸锂正极材料的高低温循环稳定性。目前人们广泛采取的改善方法是表面包覆，氧化锌也是锰酸锂正极材料的常用包覆剂，但是氧化锌单一物质包覆会影响锂离子电子电导率，从而影响电池放电比容量和高温循环性能。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种超高克比容量尖晶石型锰酸锂的制备方法，提高正极材料的热稳定性和高温循环，提高放电比容量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

步骤1：将复合锰氧化物加入电池级碳酸锂，锂锰配料摩尔比为0.52-0.56，在混料机中混合均匀，在空气气氛下进行烧结，焙烧温度为750℃-850℃，焙烧时间为18-20h，得到尖晶石型锰酸锂粉末；

步骤2：取一定量的RuCl₃溶于无水乙醇中得到溶液A，将锌盐化合物溶于无水乙醇中得到溶液B，将溶液A加入到溶液B中混合搅拌5-6h,过滤、洗涤后，120℃真空干燥24h，再在500℃焙烧4-5h,得到包覆剂粉末；

步骤3：将尖晶石型锰酸锂粉末与包覆剂粉末混合，加入固体总体积5倍体积的乙醇作为湿磨剂，用湿磨设备湿磨混合8-12小时，真空干燥，并将干燥后的粉末在500℃-550℃温度下烧结10-12h，制得混合包覆尖晶石型锰酸锂。

进一步的，所述复合锰氧化物由以下重量百分比的组分组成：5％ MnO、5％Mn2O3、70％-80％Mn3O4、10％-20％ MnO2。

进一步的，所述复合锰氧化物D50＝8-15μm球形颗粒。

进一步的，步骤2中，溶液A的浓度为0.05-0.1mol/L,溶液B的浓度为0.3-0.6mol/L。

进一步的，步骤3中，包覆剂粉末的用量为尖晶石型锰酸锂粉末的质量分数的2-5％。

进一步的，所述锌盐化合物为碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐中的一种。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明采用RuO₂/ZnO对尖晶石型锰酸锂正极材料进行混合包覆，RuO₂/ZnO包覆物加强了锂离子电子电导率，使得混合包覆改性后的正极材料的首次放电比容量和循环性能均优于未包覆以及单一物质RuO₂或ZnO包覆后的正极材料，改善了正极材料的倍率性能，提高材料充放电比容量和高低温循环性能，同时RuO2/ZnO包覆物有效阻止了电解液与锰酸锂材料的接触，抑制Mn3+歧化反应的发生，有效的提高了锰酸锂材料的高温电化学循环性能，显著提高了电池的性能。

具体实施方式