[发明专利]锂离子电池正极材料层状锰酸锂及其制备方法

权利要求书

1.锂离子电池正极材料层状锰酸锂的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：

第一步、前驱体（Mn_1-xM_x)₂O₃的制备：

（1）：将可溶性硫酸锰与硫酸钴、硫酸镍、硫酸铝、氯化铬按金属原子比Mn/M=(1-x)/x的比例，其中Mn为锰，M为Co、Ni、Al和Cr的一种或几种，x的范围是0≤x≤0.15，溶于去离子水中，配成总浓度为1～4mol/L的混合溶液，备用；

（2）：以氨水或铵盐为络合剂，加入NaOH或KOH配制成摩尔浓度为1~4mol/L的氨碱溶液，备用； 

（3）：先将（2）所述的氨碱溶液和去离子水加入反应釜中，调整反应釜中溶液的PH值为9~12，溶液的体积占反应釜体积的1/6~1/5，再将（1）所述的混合溶液和（2）中所述的氨碱溶液均匀加入到（3）所述的反应釜中，控制反应釜内的温度为40~70 ^oC，PH值为9~12，并对反应釜内的物料搅拌12～24h，经过共沉淀反应、陈化、离心过滤、烘干后得到Mn_1-xM_x(OH)₂粉末颗粒；

（4）：将（3）中获得的Mn_1-xM_x(OH)₂粉末颗粒在空气中、300–900℃条件下煅烧2～12h，即得到本发明所需的前驱体（Mn_1-xM_x)₂O₃；

第二步、层状锰酸锂的制备：

（1）：将粉末状的LiOH·H₂O和粉末状的（Mn_1-xM_x)₂O₃按Li和Mn_1-xM_x的原子比1:1的比例进行混合，备用；

（2）：按固、液体积比1：1~3的比例向（1）中所述的混合粉末中加入去离子水，搅拌成粘稠浆状物，备用；

（3）：把（2）中的浆状物置入一带有开口的容器内，使浆状物体积占容器体积的1/20~1/4，并通入体积为容器体积2~8倍的惰性气体，然后将容器密闭，把密闭容器放入恒温箱中，在50~200℃的恒温下反应5~20小时，即得到层状锰酸锂。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料层状锰酸锂的制备方法，其特征在于：第一步前驱体（Mn_1-xM_x)₂O₃的制备（1）中x为0≤x≤0.15，当0≤x≤0.05时，制得的层状锰酸锂为正交结构，当0.05＜x≤0.15时，制得的层状锰酸锂为单斜结构。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料层状锰酸锂的制备方法，其特征在于：第二步层状锰酸锂的制备（3）中所述的惰性气体为氮气、氩气的一种或两种混合气体。

4.一种如权利要求1的方法制得的锂离子电池正极材料层状锰酸锂，其特征在于：层状锰酸锂的通式为：LiMn_1-xM_xO₂，其中M为Ni，Co，Al，Cr的一种或几种，具有完整的层状结构，x为0≤x≤0.05时为正交结构，0.05＜x≤0.15时为单斜结构，晶粒尺寸在20~500纳米范围内。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池正极材料层状锰酸锂，其特征在于：0≤x≤0.15，当x为0≤x≤0.05时层状锰酸锂为正交结构，0.05＜x≤0.15时层状锰酸锂为单斜结构。

6.根据权利要求4所述的锂离子电池正极材料层状锰酸锂，其特征在于：使用时首次放电容量可达230mAh/g以上，容量活化循环次数可减小到2-3次。