[发明专利]一种高性能锂离子电池正极材料锰酸锂及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能锂离子电池正极材料锰酸锂及其制备方法，其特征在于，所述锰酸锂为掺杂有一种或者多种其他金属元素X的掺杂锰酸锂LiMn_2-yX_yO₄，其中，X为铝(Al)、锂(Li)、氟(F)、硼(B)、银(Ag)、铜(Cu)、铬(Cr)、锌(Zn)、钛(Ti)、铋(Bi)、锗(Ge)、镓(Ga)、锆(Zr)、锡(Sn)、硅(Si)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钒(V)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和稀土元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)中的至少一种，0＜y≤0.11。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锰酸锂材料中至少掺杂权利要求1中的一种元素，更优选的掺杂方式为掺杂2种或者2种以上权利要求1中的元素。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所制备的锂离子电池正极材料锰酸锂的化学通式为LiMn_2-yX_yO₄，所制备的锂离子电池正极材料锰酸锂为尖晶石结构。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备锂离子电池正极材料锰酸锂LiMn_2-yX_yO₄时，所用的锰源化合物为电解二氧化锰(EMD)；所用的锂源化合物包括锂盐、锂的氢氧化物或氧化物，所述锂盐包括碳酸锂、硝酸锂、草酸锂中的至少一种；所述X元素的源化合物包括X元素的氢氧化物、氧化物或盐。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所用的锰源化合物、锂源化合物和X元素的源化合物均为电池级化合物，其平均粒径在3～20μm之间。

6.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池正极材料锰酸锂制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)按化学计量比称取锂源、锰源和X元素的源化合物进行混合球磨4～12小时，然后干燥；

(2)将步骤(1)所得的混合物在空气气氛中进行煅烧，煅烧时的升温速率为1～10℃/min，煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为4～15小时，随后自然降至室温，然后再次球磨3～16小时并干燥；

(3)将步骤(2)干燥后的混合物在空气气氛中于700～950℃的温度范围内进行烧结，烧结时的升温速率为1～10℃/min，烧结时间为5～20小时，随后自然降至室温；

(4)将步骤(3)所得的产物经破碎、分级，即得高性能锂离子电池正极材料锰酸锂。

7.根据权利要求6步骤(1)和步骤(2)所述的制备方法，其特征在于，球磨是所用的球磨介质是氧化锆球，分散剂是去离子水或者无水乙醇或者去离子水和无水乙醇的混合物。

8.根据权利要求6步骤(1)和步骤(2)所述的制备方法，其特征在于，干燥在空气气氛中进行，干燥温度为120℃，干燥时间为8～15小时。

9.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池正极材料锰酸锂，其特征在于，所制备的锂离子电池正极材料锰酸锂为流动性好且颜色均一的黑色粉末，其振实密度在1.8～2.35之间，其粒度分布D₅₀在4.0～30.0之间。