[发明专利]一种新型LiMn2O4电极材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种新型LiMn₂O₄电极材料及其制备工艺。该材料是以稀土镝掺杂在LiMn₂O₄中，其制备工艺是，取醋酸镝、碳酸锂、二氧化锰原料，按照LiDy_xMn_2‑xO₄原子比配料，再将原料进行球磨处理，将球磨微粉晾干，然后隔绝空气煅烧，通过烧结制备LiDy_xMn_2‑xO₄电极材料。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电极材料及其制备工艺，特别涉及一种添加稀土的LiMn₂O₄锂离子电极材料及其制备工艺，属于电池电极材料领域。

背景技术

随着便携式数码产品的广泛使用，特别手机、笔记本电脑的使用，便携式、电容量高、可循环充电的的锂离子电池正以优异的性能在这类产品中得到广泛应用。最初的锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行，使用条件非常苛刻。后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。

目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂等。其中LiCoO₂材料的抗过充电性能差，在较高的充电电压比容量迅速下降；磷酸铁锂存在放电电压低、振实密度低等缺点都制约了自身的进一步应用，LiMn₂O₄材料作为新一代的锂离子电极材料正被广泛研究，有文献指出，对LiMn₂O₄成分掺杂稀土元素，能有效改善循环性能，减缓了电极阻抗的增加。本发明以碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镝为原料经球磨工艺将其磨成合金微粉，再通过煅烧工艺固相法合成LiDy_xMn_2-xO₄ 材料，掺杂后的LiDy_xMn_2-xO₄ 电极材料的综合性能将进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂Dy的新型LiMn₂O₄电极材料及其制备工艺，该制备工艺包括如下步骤：

⑴取适量化学纯的醋酸镝、碳酸锂、电解二氧化锰作为原料，按照LiDy_xMn_2-xO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；

⑵取一球磨罐，将配好的原料混合物一起倒入其中，并添加适量的钢球，用球磨机进行球磨；

⑶将球磨的合金微粉晾干；

⑷将晾干后的合金微粉在隔绝氧气条件下高温煅烧；

⑸煅烧后，收集粉末即得产品。

优先地，在步骤⑴中，按照LiDy_xMn_2-xO₄（0.03≤X≤0.05）的原子比例配料。

优先地，在步骤⑵中，球料比为15-20。

优先地，在步骤⑵中，球磨机进行球磨的时间为30-40h。

在步骤⑵中，也可以将丙酮换成汽油或者酒精。

优先地，在步骤⑷中，高温煅烧温度为700-900℃，时间控制在10-20h。

本发明具有下列优点和特性：

⑴制备的电极材料导电率高；

⑵制备工艺简单，流程短。