[发明专利]一种锂离子电池用掺铬正极复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电极材料的制备方法，尤其涉及一种锂离子电池用掺铬正极复合材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的化学电源，因其输出电压高、比能量高、循环寿命长、自放电小、安全、无记忆效应和环境友好已成为当前世界各国在新能源材料领域发展的重点。

其中正极材料是锂离子电池的关键。目前主要的正极材料有：钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等。但是，随着技术的发展，一些电子器件对于锂离子电池的体积容量密度和重量容量密度提出了更高的要求，因此迫切发展比容量更高的电极材料，因为锂离子电池的容量主要受制于电极材料的比容量。

尽管LiNi_0.5Mn_1.5O₄的成本要要明显低于LiCoO₂，比容量要高于LiCoO₂，但是还有待于进一步的提高；同时，其循环性能与LiCoO₂相比要差，也有待于进一步的改善。

为了进一步改善LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的结构和电化学性能，不少科研人员对其进行了元素掺杂或表面改性处理，并取得了一定的进展。 但是其比容量及循环稳定性依然需要进一步提高。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种锂离子电池用掺铬正极复合材料的制备方法，使用该方法制备的正极复合材料的锂离子电池，具有较高的比容量以及较长的循环使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供的一种锂离子电池用掺铬正极复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，混料

称取纯度至少为99.9%、粒度为10-20μm的草酸锂微粉，粒度为20-30μm的纯度至少为工业纯电解氢氧化锰微粉，纯度至少为分析纯氧化镁微粉，纯度至少为分析纯三氧化二铝微粉，纯度至少为分析纯三氧化二铬微粉，纯度至少为分析纯偏钒酸铵作为原料，其中各原料按原子比配比，Li∶Mn∶Mg∶Al∶Cr：V＝(1.00-1.05)∶(1.25-1.5)∶(0.04-0.06)∶(0.03-0.05)∶(0.03-0.05) ∶(0.5-0.75)； 

将称好的上述原料加入去离子水进行湿合，其中上述原料与水的比例为重量比1∶(2-3)，将其研磨成粒度不大于0.5微米的颗粒；

步骤2，烧结

将所得的粉碎混合物干燥，在含氧气氛下烧结，以5-8℃/min的升温速度加热到700-800℃，煅烧5-10h；再以12-15℃/min的升温速度加热至900-1000℃，煅烧15-20h；再以15-20℃/min的降温速度降至600-650℃，退火8-10h；最后降温低于50℃的温度时，惰性气体吹炼最终的阳极材料，在惰性气体气氛中将所述材料包装在容器中以阻止氧化和从气氛中吸收湿气。

其中，步骤1中所述研磨为：球磨混合2-4小时，球磨速度为300-400r/min，研磨时间为8-12h。

其中，所述惰性气体可以是氩气和/或氮气，并优选为氩气。

本发明还提供了一种上述的方法制备的锂离子电池用掺铬正极复合材料。

本发明制备的锂离子电池用掺铬正极复合材料，采用多段烧结合成的方法，将铬、铝、镁、钒等元素均匀的掺杂在锰酸锂中，使得该正极复合材料在用于锂离子电池时，具有较高的能量密度和循环稳定性，使得锂离子电池具有高的比容量以及使用寿命。

具体实施方式

实施例一

混料

采用纯度为99.9%的草酸锂微粉（粒度为10-20μm）、工业纯电解氢氧化锰微粉（粒度为20-30μm）、分析纯氧化镁微粉、分析纯三氧化二铝微粉、分析纯三氧化二铬微粉、分析纯偏钒酸铵作为原料，其中各原料按原子比配比，Li∶Mn∶Mg∶Al∶Cr：V＝1.00∶1.25∶0.04∶0.03∶0.03：0.5。 

将称好的原料加入去离子水进行湿合，其中料与水的比例为重量比1∶2，用球磨机球磨混合2小时，球磨速度为300r/min，研磨时间为12h，将其研磨成粒度不大于0.5微米的颗粒。

烧结