[发明专利]一种掺杂硫元素富锂锰酸锂材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池的正极材料及其制备方法，具体涉及一种掺杂硫元素富锂锰酸锂材料及其制备方法。所述掺杂硫元素富锂锰酸锂材料的通式为：Li_1.2M_xMn_2‑xO_4‑yS_y，其中0＞x≥0.2,0＞y≥0.2。采用溶胶‑凝胶法和螯合剂将掺杂的阳离子和硫原子均匀地按照一定的比例掺杂到锰酸锂材料的晶格中，有效地抑制了锰酸锂材料的Jahn‑Teller效应，克服了目前尖晶石型锰酸锂只能利用4V区的容量从而导致其比容量低的缺点，所发明的材料可以同时发挥出其4V区和3V区的容量，其放电比容量大于180mAh/g。该材料可以用作小型和大型锂离子电池的正极材料。

主权项

1.一种锰酸锂正极材料，其特征在于，所述锰酸锂正极材料的通式为Li_1.2M_xMn_2‑xO_4‑yS_y，其中0＞x≥0.2,0＞y≥0.2,包括如下步骤：(1)采用启普发生器原理将稀硫酸和硫化亚铁混合反应生成硫化氢气体，将生成的气体通入锰盐溶液中生成硫化锰沉淀，然后过滤、洗涤、烘干得到硫化锰固体粉末；(2)将一种多元有机弱酸按比例加入一种多元醇中形成混合溶液；(3)将锂盐、锰盐和金属M的盐类按一定的比例溶解于上述的混合溶液中，多元有机弱酸与锂离子和锰离子等形成螯合物，整个体系为均匀的溶液，此时把硫化锰固体粉末分散于溶液中，并搅拌、超声分散后，在60—90℃温度下加热溶液，该螯合物与多元醇发生酯化反应，溶液变成溶胶，继续加热溶胶并除去多余的醇得到凝胶，进一步加热生成干凝胶，将干凝胶在马弗炉中于400℃下保温处理3—10小时，冷却至室温后研磨压片得到前驱体；(4)将步骤(3)中得到的前驱体放在炉窑中于750℃温度下热处理3‑15小时，随后降温至600℃保温3‑10小时，然后冷却至室温、粉碎得到所述锰酸锂正极材料；金属M为Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ag、Ce、Sm、Eu、Al、Si、In、Ga、Ge、Sn、Pb、B、Sb、Bi、Se、Te中的一种或几种。