[发明专利]一种LiPrxMn2-xO4锂离子电极材料

说明书

本发明公开一种LiPr_xMn_2‑xO₄锂离子电极材料及其制备工艺。该材料是以碳酸锂、二氧化锰、醋酸镧为原料，通过球磨、高温煅烧固相法合成LiPr_xMn_2‑xO₄锂离子电极材料。该工艺简单、易控制，制备的电极材料成分均匀，电率高。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电极材料，特别涉及一种掺杂稀土的LiMn₂O₄锂离子电极材料及其制备工艺，属于电池电极材料领域。

背景技术

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，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。最早出现的锂电池使用以下反应：Li+MnO₂=LiMnO₂，该反应为氧化还原反应，放电。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，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池以其比能量高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点，在便携式电器和新型交通工具中得到普遍应用。

正极材料由最初的金属锂到LiCoO₂，而现在最有可能替代LiCoO₂的是LiMn₂O₄。然而当前最具有发展潜力的是稀土锂电池，所谓稀土锂电池就是在原锂电池正极材料中掺杂稀土元素，有文献指出，对LiMn₂O₄成分掺杂稀土元素，能有效改善循环性能，减缓了电极阻抗的增加。本发明以碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨为原料经球磨、煅烧工艺固相法合成LiPr_xMn_2-xO₄ 材料，提高LiMn₂O₄电极材料的综合性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂稀土的LiMn₂O₄锂离子电极材料及其制备工艺。该制备工艺包括如下步骤：

⑴取适量化学纯的碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨作为原料，按照LiPr_xMn_2-xO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；

⑵将配好的原料混合物一起倒入球磨罐中，并添加适量的钢球，在丙酮的保护下，用行星式球磨机进行球磨；

⑶将球磨的合金微粉晾干；

⑷将晾干后的合金微粉在隔绝氧气条件下高温煅烧；

⑸煅烧后，收集粉末即得产品。

优先地，在步骤⑴中，按照LiPr_xMn_2-xO₄（0.03≤X≤0.05）的原子比例配料。

优先地，在步骤⑵中，球料比为10-20。

优先地，在步骤⑵中，用行星式球磨机进行球磨的时间为20-40h。

优先地，在步骤⑷中，高温煅烧温度为700-900℃，时间控制在10-20h。

本发明具有下列优点和特性：

⑴制备的电极材料分均匀、导电率高；

⑵制备工艺简单，流程短；

⑶条件控制简单，易于实现工业化。

实施例一：