[发明专利]一种提高锰酸锂正极材料性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高锰酸锂正极材料性能的方法，具体涉及一种用二次处理锰酸锂产品以提高锰酸锂正极材料性能的方法。

背景技术

目前，由于电子产业技术的发展，电子产品逐渐向小型化发展，手机电话、相机、笔记本电脑等要求电源小型化、高能量、高功率，对材料提出更高的要求。锰酸锂正极材料具有成本低、易合成、工作电压高、对环境无污染且有较高的容量等优势，是最具发展潜力的锂离子正极材料之一。但是，锰酸锂的容量衰减快，结构性能不稳定，特别是在高温的条件下循环性能很差，阻碍了锰酸锂正极材料规模化的生产。

CN102336441B 公开了一种用四氧化三锰制备锂离子电池正极材料锰酸锂的方法，采用四氧化三锰与锂盐混合后，预烧，二次烧结，其放电容量为117.4mAh/g，但是该制备方法采用市售四氧化三锰，纯度较低，在原料阶段引入杂质，制备后没有对材料进行有效除杂进而影响材料的性能；CN102306767B 公开了一种锂离子动力电池正极材料尖晶石锰酸锂的制备方法，是将电解的二氧化锰或四氧化三锰、锂源、金属元素氧化物混合烧结后，其放电容量为102～107mAh/g之间，但是该方法通过掺入Al、Mg等元素仍不能有效控制在烧结过程中造成的氧缺陷，造成材料容量衰减快。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够显著提高锰酸锂正极材料的循环性能，特别是在高温条件下，结构稳定，容量衰减慢，并且材料阻抗减少，锂离子更易脱出与嵌入，杂质含量低，烧结时不易造成氧缺陷的提高锰酸锂正极材料性能的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种提高锰酸锂正极材料性能的方法，包括以下步骤：

（1）将粒度D50≤35μm的锰酸锂用蒸馏水洗涤除杂，然后脱水干燥，得除杂锰酸锂产品；

（2）将步骤（1）所得除杂锰酸锂产品加入相当于其质量0.05～3 %的阴离子化合物，混合均匀后在400～600℃温度下恒温煅烧2～8h，然后继续升温到700～1000℃恒温煅烧7～20h，冷却至室温，研磨至粒度D50≤35μm，得锰酸锂正极材料。

步骤（2）中，采用二次煅烧可使锰酸锂产品表面的部分氧被取代，降低锰酸锂中锰溶解，减慢容量衰减。

进一步，步骤（1）中，所述锰酸锂的制备方法为：将锂源、锰源和金属氧化物按照锂元素、锰元素和金属元素摩尔比1:1.85～1.95:0～0.09混合均匀，加入乙醇调成浆状，于400～600℃下恒温预烧5～10h，然后继续升温至800～1000℃恒温煅烧15～24h，冷却至室温，研磨至粒度D50≤35μm，即成。所制得的锰酸锂为尖晶石型锰酸锂，其中，掺杂少量金属离子可以部分取代锰酸锂晶体中的Mn³⁺，以改善材料的循环性能；采用二次煅烧有利于锰酸锂晶体结构形成。

本发明方法中锰酸锂除了可以按照上述方法制备外，还可以采用市售的尖晶石型锰酸锂。

进一步，步骤（1）中，所述洗涤除杂是指将锰酸锂洗涤至钠离子及硫酸根离子总含量＜300ppm，其它杂质含量＜100ppm。减少杂质可以提高锰酸锂有结构的稳定性，减少充放电过程中结构的变化。

进一步，步骤（2）中，所述阴离子化合物为氟化铵、氯化铵或碘化铵中的一种或几种。添加阴离子可以优化锰酸锂产品的表面结构，减少电解液对锰酸锂材料表面造成的损坏，进一步提高材料性能。

进一步，锰酸锂的制备方法中，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂或醋酸锂中的一种或几种；所述锰源为化学二氧化锰或电解二氧化锰；所述金属氧化物为氧化铝、氧化镍、氧化镧或氧化锆中的一种或几种。

进一步，锰酸锂的制备方法中，所述加入乙醇的量为锂源、锰源和金属氧化物混合物质量的1～10%。