[发明专利]锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

锰酸锂正极材料的制备方法，其步骤为：（1）在室温下，将锂盐、锰盐按摩尔比1.05:2溶于无水乙醇溶液，其中锰离子的摩尔浓度为0.2—1.2 mol/L，超声搅拌获得澄清透明溶液；（2）向上述溶液中加入石墨，其中石墨的加入量为锰离子摩尔量的0.04倍，持续超声搅拌1—6 h；（3）在60—80℃温度下将所得溶液加热蒸干，回收溶剂并制得黑色膏状物；将此膏状物于60—100℃下干燥6—15 h；（4）将干燥后的膏状物球磨处理1—5 h，然后在700—900℃煅烧8—15 h，即可获得高性能的锰酸锂材料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术，具体涉及锰酸锂正极材料的制备技术。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高，储能时间长，放电平稳，无记忆效应等特性在新型电子及动力汽车领域获得广泛应用，正极材料作为锂离子电池的关键部分成为电池研发方向的热点。

尖晶石锰酸锂作为理想的动力电池正极材料，具有原材料丰富、环境友好、安全性能高等优势，理论比容量可达148m Ah/g，其三维锂离子通道允许锂离子可逆地从尖晶石中脱嵌且不会引起结构的塌陷，因此尖晶石锰酸锂材料具有良好的循环性能（姜倩倩, 马聪,王兴尧,等. 锰酸锂合成方法的研究进展[J]. 化学工业与工程, 2013, 30(2) : 19-25.）。经过最近几年的研究，改性锰酸锂的比容量得到进一步提升，锰酸锂正极材料的市场化应用更加乐观。

然而，锰酸锂（LiMn₂O₄）的高温性能、循环性能、储存性能较差，锰在高温情况下极易分解，电池组的使用寿命缩短。研究表明，若材料纯度低，形貌不规则，会增加电极材料与电解液的副反应，锰溶解加快。随着充放电次数的增加，锰酸锂正极材料的姜泰勒效应会使其内部结构发生畸变，材料的容量衰减严重。（Lin H B, Hu J N, Rong H B, et al.Porous LiMn₂O₄ cubes architectured with single-crystalline nanoparticles andexhibiting excellent cyclic stability and rate capability as the cathode of alithium ion battery[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2(24) : 9272-9279.）目前工业上多采用常规固相法制备尖晶石锰酸锂，即直接将原料球磨煅烧处理，这种方法不能够保证锂盐、锰盐的均匀分布，所制备的锰酸锂材料粒径不均匀，形貌不规则，更容易引发电极与电解液的副反应，引起材料容量的衰减。基于上述分析，进一步提升锰酸锂材料的循环性能，改善材料制备工艺成为当前急需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种锰酸锂正极材料的制备方法。

本发明是锰酸锂正极材料的制备方法，其步骤为：

（1）在室温下，将锂盐、锰盐按摩尔比1.05:2溶于无水乙醇溶液，其中锰离子的摩尔浓度为0.2—1.2 mol/L，超声搅拌获得澄清透明溶液；

（2）向上述溶液中加入石墨，其中石墨的加入量为锰离子摩尔量的0.04倍，持续超声搅拌1—6 h；

（3）在60—80 ℃温度下将所得溶液加热蒸干，回收溶剂并制得黑色膏状物；将此膏状物于60—100 ℃下干燥6—15 h；

（4）将干燥后的膏状物球磨处理1—5 h，然后在700—900 ℃煅烧8—15 h，即可获得高性能的锰酸锂材料。