[发明专利]一种高倍率锂离子电池正极材料锰酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，特别涉及一种高倍率锂离子电池正极材料锰酸锂的制备方法。

背景技术

21世纪以来全球环境保护呼声的提高，近年来国际能源供应尤其是化石能源供应的持续紧张，各国的研究机构和汽车厂商纷纷转向新能源汽车技术的开发，以期替代以石油为燃料的传统汽车。随着电动汽车研发的竞争，电动汽车领域形成了多种技术共同发展的局面，部分技术已经在商业化领域取得了重要进展。

目前电动汽车用锂离子电池正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂以及三元材料等。锰酸锂材料的研究在近几年取得了突破性进展，解决了高温衰减问题，并凭借其价格低廉、安全稳定、使用寿命长等特点，在电动汽车用锂离子电池市场中占据重要地位。

随着越来越多的高端汽车采用混合动力或全电动模式，对锂离子电池的倍率性能提出了更高的要求。业内通常采用对锂离子电池材料的改性来提高电池的性能，锰酸锂材料通常采用离子掺杂、包覆等技术来实现。中国专利申请号：201010505801.5 采用球磨方式将铝元素与LiMn₂O₄共同球磨，混合均匀后再焙烧在LiMn₂O₄表面得到一层Al₂O₃包覆膜。中国申请号：200510020272.9 在电池生产环节采用功能性的聚合物溶液混合包覆化合物，然后浸渍或涂覆LiMn₂O₄电极，再通过烘烤极片等方式挥发掉有机溶液达到包覆效果。中国专利申请号：201010176460.1 采用共沉淀法在LiMn₂O₄表面沉淀出钴铝水滑石，在通过焙烧等工艺制备出钴铝复合氧化物包覆LiMn₂O₄材料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种高倍率锂离子电池正极材料锰酸锂的制备方法，该方法使用静电吸附法在锰酸锂材料表面形成氧化铝包覆层，制得由氧化铝包覆的复合锰酸锂正极材料。通过本发明所制得的材料循环性能优异，特别适合高倍率充放电，解决了动力电池高倍率充放电衰减的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高倍率锂离子电池正极材料锰酸锂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A）称取LiMn₂O₄粉体，按0.2～1的固液比加入去离子水，使用搅拌器搅拌成LiMn₂O₄悬浊液，调节pH值在6.5～6.9；

B）按上述A）步骤中LiMn₂O₄质量的0.5～5%的比例称取Al(CH₃COO)₃，将其按0.05～0.2mol/L的浓度溶于去离子水中，保持pH值在6.5～6.9，制得Al₂O₃凝胶；

C）将制得的Al₂O₃凝胶缓慢加入到LiMn₂O₄悬浊液中，搅拌器一直保持搅拌状态，同时调节pH值在6.5～6.9，Al₂O₃凝胶完全加入LiMn₂O₄悬浊液后，持续搅拌1～3h，Al₂O₃在电荷作用下吸附于LiMn₂O₄表面，形成Al₂O₃/LiMn₂O₄；

D）将C）步骤中制得的Al₂O₃/LiMn₂O₄过滤后在80～100℃烘箱中干燥4～6h，干燥后的粉体置于高温炉中以450～600℃焙烧2～5h，获得由Al₂O₃包覆的高倍率LiMn₂O₄材料。

所述A）和B）步骤中加入NH₃H₂O调节pH值。

本发明具有以下优点：