[发明专利]一种镍掺杂制备高性能锰酸锂正极材料的方法

摘要

本发明涉及一种镍掺杂制备高性能锰酸锂正极材料的方法。镍掺杂锰酸锂的化学式为LiMn_2‑xNi_xO₄（x=0.02‑0.15）。具体方法是制备掺杂剂分散液、制备燃料剂分散液、混合和制备产物等步骤，机械搅拌均匀后得到反应混合物浆料置于瓷坩锅中，然后在预设温度为500℃的马弗炉中，在空气气氛下燃烧反应1h，取出在空气中自然冷却，研磨后放入预设温度为700℃马弗炉中焙烧6h，取出在空气中冷却、研磨后得到LiMn_2‑xNi_xO₄（x=0.02‑0.15）正极材料。本发明采用固液水混合体系，具有机械搅拌混合时间短，反应混合物浆料不需要干燥，直接加热进行燃烧反应等优点。本发明制备工艺简单、快速、能够制备出结晶良好、晶粒细小、分布均匀和八面体形貌的镍掺杂锰酸锂正极材料，具有较高的放电比容量、良好的倍率性能和长循环稳定性，明显优于现有的LiMn₂O₄正极材料。

主权项

1.一种镍掺杂制备高性能锰酸锂正极材料的方法，分别以碳酸锂、碳酸锰和醋酸镍为锂源、锰源和镍掺杂剂，按照化学计量比Li: Mn: Ni =1: (2‑x): x（x=0.02‑0.15）配比原料，添加反应原料总质量的5 wt.%柠檬酸为燃料。其特征在于该方法的具体步骤如下：（1）制备镍掺杂剂分散液按照化学计量比Li: Mn: Ni=1: (2‑x) : x（x=0.02‑0.15）称量固体醋酸镍，然后以克计醋酸镍的质量，以毫升计去离子水的体积，按照质量与体积比为1:5‑10，将醋酸镍添加到去离子水中，使醋酸镍完全溶解，得到均匀的镍掺杂剂分散液。（2）制备燃料剂分散液按照以克计柠檬酸和以毫升计去离子水的比为1: 1‑5，将柠檬酸燃料加到去离子水中，充分溶解得到一种均匀的燃料剂分散液。（3）混合按照化学计量比Li: Mn =1: (2‑x)（x=0.02‑0.15）称量固体碳酸锂和碳酸锰置于烧杯中，然后按照化学计量比Li: Mn: Ni=1: (2‑x) : x（x=0.02‑0.15），准确加入步骤（1）所得并以毫升计的镍掺杂剂分散液，再准确加入步骤（2）所得以毫升计的柠檬酸燃料剂分散液，最后机械搅拌一定时间得到一种均匀混合物浆料。（4）制备产物将所得到的均匀混合物浆料移入瓷坩埚中，然后将装有混合物浆料的瓷坩埚直接放入预设温度为500 ℃马弗炉，在空气气氛中发生燃烧反应1 h，取出自然冷却，得到黑色燃烧产物。然后，把焙烧产物研磨后放入预设温度为700 ℃马弗炉，在空气气氛中焙烧6 h，取出在空气中自然冷却、研磨后得到产物LiMn2‑xNixO4 （x=0.02‑0.15）正极材料粉末。