[发明专利]一种纳米镍锰酸锂的制备方法

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及镍锰酸锂纳米颗粒的制备方法。

背景技术

[0002] 锂离子电池具有优越的电化学性能及良好的环境友好性能，已经作为电源被广泛的应用于移动通讯、手提电脑、电动工具等重要领域，并在电动汽车等动力电池领域受到越来越多的重视。正极材料是锂离子电池的重要组成部分。5V高电压尖晶石结构正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄，以其高的比容量、比功率、工作电压（4.7V左右）和较低的材料成本，已经成为电池领域备受关注的正极材料之一。然而该材料的倍率性能不太理想，通过将材料纳米化可以解决这个问题。纳米正极材料的尺寸小，Li⁺嵌脱路径短，能更好地释放嵌脱锂的应力，加速Li⁺扩散，提高快速充放电能力；纳米正极材料的表面张力比普通正极材料大，嵌锂过程中，溶剂分子难以进入材料的晶格，因此可阻止溶剂分子的共嵌，延长电池的循环寿命；纳米正极材料的比表面积较大，与电解液的接触面积大，能提供更多的Li⁺嵌脱位置；纳米正极材料表面的高孔隙率也使嵌锂空位增多，具有比普通正极材料更高的容量。

    已有文献中报道的制备纳米级LiNi_0.5Mn_1.5O₄的方法有高聚物法、油水相法等。例如Lifen Xiao 、 Yanqiang Zhao 、 Yanyan Yang 等，利用锂镍锰盐溶于丙烯酸溶液中，然后加入引发剂过硫酸铵，引发丙烯酸发生聚合得到聚丙烯酸盐，然后顺序在120℃、450℃、600~900℃下加热12 h、6 h、3 h，得到了100 nm左右的尖晶石型LiNi_0.5Mn_1.5O₄颗粒（Lifen Xiao , Yanqiang Zhao , Yanyan Yang , Xinping Ai , Hanxi Yang and Yuliang Cao .Electrochemical properties of nano-crystalline LiNi0.5Mn1.5O4 synthesized by polymer-pyrolysis method [J]. J Solid State Electrochem, 2008 , 12: 687-691）。这种制备方法，丙烯酸及过硫酸铵的使用，极大增加了制备成本，且过硫酸铵的使用及聚丙烯酸的燃烧工艺，严重增加了制备工艺对环境的污染程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米镍锰酸锂的制备方法。

本发明是一种纳米镍锰酸锂的制备方法，其步骤为：

（1）将可溶于醇类化合物的锂盐、锰盐、镍盐按摩尔比为2:3:1的量溶于含有醇类化合物的溶剂中，得到含锂盐、锰盐和镍盐的混合溶液；

（2）将乙酸或乙酸铵加入步骤（1）中所配制盐的混合溶液中；

（3）将氨气或者氨水加入步骤（2）所得盐的混合溶液中，得到含有乳白色沉淀溶液；

（4）在加热搅拌的同时，向步骤（3）中所得含有乳白色沉淀的溶液中通入氧气或者空气，直至得到稳定的黑色的溶液，继续加热，直到得到黑色物质；

（5）将上述物质直接置于高温炉中升温至600℃~850℃下保持1~19小时，即可得到LiNi_0.5Mn_1.5O₄的纳米颗粒。

本发明首先制得了高价锰物质，利用物质和高价锰在高温条件下不稳定会发生分解的性质，得到了均匀分散，颗粒小的LiNi_0.5Mn_1.5O₄前驱体，而且通过高价锰物质的分解直接得到了高价锰的氧化物，从而不需要特别高的温度再让低价态的锰氧化到高价态，因而无需材料在低温下首先进行氧化分解的步骤，大大缩短了反应时间，最终通过简单地方法得到了分散良好的纳米级的尖晶石结构5 V高电压材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄。