[发明专利]一种镍锰酸锂制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造领域，尤其涉及一种镍锰酸锂制造工艺。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料具有独特近5V的高电压平台，尤其是具有Fd3m空间群结构的材料表现出较高的放电容量和倍率性能，故可以赋予电池更高的工作电压、能量和功率密度。结合其良好的热稳定性，LiNi_0.5Mn_1.5O₄成为下一代最有前景的锂离子电池正极材料之一，但是此材料较显著的容量衰减阻止了其商业化的进程。材料容量衰减原因主要包括：

1）电池体系中电解液的稳定性：LiPF₆是目前通用的电解质盐，对水非常敏感，容易发生分解生成HF。电解质盐的分解会影响锂离子在电解液中的迁移速率，从而造成电化学性能降低；

2）正极材料对电解质盐的氧化分解：LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料在充电态下，高度脱锂状态的尖晶石材料存在高浓度、强氧化性的Ni4+离子，他们会在电极表面持续的氧化分解电解液，形成HF；

3）HF对正极材料的腐蚀以及金属离子的溶解：上述电解液的自身分解和氧化分解产物HF会腐蚀电极材料，使得镍和锰离子从正极材料中溶解到电解液中，从而造成材料结构的破坏以及放电容量的衰减；

4）固体电解质膜（SEI）的形成：SEI膜是绝缘且对锂离子高度排斥的，阻碍锂离子在电极表面的脱嵌和电子的传递。随循环次数的增加，材料的可逆嵌锂量将会逐渐减少，终导致严重的容量衰减。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的锂电池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料存在材料容量容易衰减的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种镍锰酸锂制造工艺，解决了现有的锂电池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料存在材料容量容易衰减的技术问题，实现了锂电池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料容量不容易衰减的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种镍锰酸锂制造工艺，所述工艺包括：

步骤1：将镍源、锰源、聚成剂共同沉淀合成LiNi_0.5Mn_1.5O₄的前躯体；

步骤2：将步骤1得到的前躯体进行洗涤后添加锂源、掺杂剂和有机介质制备成稳定浆料；

步骤3：将步骤2的浆料通过雾化干燥得到的粉末进行焙烧处理得到初烧样品；

步骤4：将步骤3得到的初烧样品进行渗透掺杂改性，焙烧筛分得到LiNi_0.5Mn_1.5O₄粉末。

进一步的，将镍源、锰源、聚成剂共同混合，并添加预设聚沉剂沉淀合成LiNi_0.5Mn_1.5O₄的前躯体，所述预设聚沉剂为：聚丙烯酰胺或聚乙二醇。

进一步的，所述步骤2中添加掺杂剂为分别采用金属离子和F-以及阴阳离子配合掺杂改性，所述金属离子包括：Co²⁺、Fe³⁺、Al³⁺。