[发明专利]一种锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰酸锂正极材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料领域。

背景技术

自从1990年日本索尼公司率先研制成功锂离子电池并将其商品化以来，锂离子电池得到了迅猛发展。如今锂离子电池已经广泛地应用于民用及军用的各个领域。随着科技的不断进步，人们对电池的性能提出了更多更高的要求：电子设备的小型化和个性化发展，需要电池具有更小的体积和更高的比能量输出；航空航天能源要求电池具有循环寿命，更好的低温充放电性能和更高的安全性能；电动汽车需要大容量、低成本、高稳定性和安全性能的电池。

随着使用化石能源所导致的环境污染问题日益严重，绿色、无污染的新能源产业越来越引起人们的重视。作为新能源产业的代表之一，锂离子电池产业在近些年得到了迅猛的发展。而作为当下最具发展前景的几种锂离子电池正极材料之一的锰酸锂，凭借其价格低廉，低温循环性能好，对环境无污染等优点，得到了研究者们的普遍重视。

锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂 尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料。

尖晶石锰酸锂具有资源丰富、成本低廉、对环境友好的优点，尤其是因其三维脱嵌锂隧道能够承受大电流充放电，被公认为是锂离子电池最具发展前途的正极材料之一，在大容量动力锂离子电池中应用广泛。

然而，由于锰酸锂中锰极易发生Jahn-Teller 效应及锰溶于电解液中，使得锰酸锂在锂离子电池充放电循环过程中的晶格结构的稳定性和可逆性较差，导致锂离子电池的容量衰减严重，高温储存和循环容量衰减更为严重，使得锂离子电池的循环性能较差，所以一直以来商品化受到严重限制。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高锂离子电池循环性能的锰酸锂材料及其制备方法。本发明的目的是在于提供一种镍镀层包覆均匀，结构稳定，可用于制备导电性好、比容量高、功率密度大的锂离子电池的锰酸锂正极材料。

本发明的镍包覆锰酸锂正极材料的制备方法包括以下具体步骤：

一、将锰酸锂颗粒置于乙醇和水按体积比1：2～3：1组成的混合溶剂中，采取机械搅拌，搅拌速度为50～500 转/ 分钟，温度为15～40℃，在频率为20～40kHz 的超声辅助下洗涤1～30min，离心分离，水洗涤数次；

二、再将所得锰酸锂置于温度为15～40℃的含氯化亚锡的盐酸溶液中，采取机械搅拌，以50～500 转/分钟的速率搅拌1～10min，离心分离，水洗涤数次；所述的含氯化亚锡的盐酸溶液由以下组分组成：氯化亚锡2～8g/L，浓盐酸2～6mL/L，分散剂0.2～2mL/L，溶剂为水；

三、接着将处理后的锰酸锂颗粒置于温度为15～40℃的含氯化钯的盐酸溶液中，采取机械搅拌，以50～500 转/ 分钟的速率搅拌进行活化处理1～10min，离心分离，水洗涤数次；所述的含氯化钯的盐酸溶液由以下组分组成：氯化钯0.1～1g/L，浓盐酸4～10mL/L，分散剂0.2 ～2mL/L，溶剂为水；

四、步骤三活化处理后的锰酸锂置于温度为15～40℃的次亚磷酸钠溶液中，采取机械搅拌，以50 ～500 转/ 分钟的速率搅拌进行还原处理0.5 ～5min，离心分离；所述的次亚磷酸钠溶液由以下组分组成：次亚磷酸钠1 ～5wt％，分散剂0.2 ～2mL/L，溶剂为水；

五、步骤四还原处理后的锰酸锂置于pH为8～8.5 的镀液中，在70～90℃温度条件下，采取机械搅拌，以50～500 转/分钟的速率搅拌进行化学镀镍0.5～10min，离心分离，水洗涤数次；所述的镀液由以下组分组成：硫酸镍20～60g/L，次亚磷酸钠15～30g/L，柠檬酸钠30～60g/L，氯化铵30～70g/L，分散剂0.2～2mL/L，溶剂为水；

六、步骤五中化学镀镍后的锰酸锂颗粒置于100～200℃的温度环境下，保温1～4 小时，即得镍包覆锰酸锂正极材料。

本发明的镍包覆锰酸锂正极材料还包括以下优选方案：优选的镍包覆锰酸锂正极材料中镍镀层厚度为0.1 ～1.0μm。

优选的镍包覆锰酸锂正极材料中镍镀层为磷质量百分含量＜8％的镍磷合金。

优选的镍包覆锰酸锂正极材料中锰酸锂颗粒平均粒径D50分布在5～30μm 之间。