[发明专利]一种锂离子电池正极用亚微米级锰酸锂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极用亚微米级锰酸锂的制备方法，包括如下步骤：将十六烷基三甲基溴化铵加入环己烷中得到第一物料；将锰盐加入草酸溶液中得到第二物料；将第一物料和第二物料混合均匀得到第三物料；将第三物料加热至挥发完全，然后进行固相烧结得到黑色产物Mn₂O₃；将锂盐、黑色产物Mn₂O₃和分散剂混合后，研磨，干燥，接着固相烧结，冷却得到锂离子电池正极用亚微米级锰酸锂。本发明制备方法简单、环境友好，易于工业化生产，所得锂离子电池正极用亚微米级锰酸锂在锂离子电池中表现出高的放电比容量、非常稳定的循环性能和良好的倍率性能等优点，在电动汽车、储能基站和快充设备领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极用亚微米级锰酸锂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子设备和电动汽车的快速发展，人们对高能量密度的快充二次电池的需求日益增加。但是，高的成本和能量密度极限，迫使人们开始寻找新的材料体系。

尖晶石型锰酸锂被认为是目前能够有效替代商业使用钴酸锂的很有竞争力的高电压正极材料，因为其原材料的丰富性，环境友好、成本低廉和良好的安全性。但是，传统的固相法合成的锰酸锂面临一个严重的缺点，那就是容量的快速衰减，这主要是由于Mn离子的歧化反应(2Mn³⁺→Mn²⁺+Mn4⁺)以及相转变。纳米结构因能提供短的电子和离子传输通道，被广泛应用在电池材料来提升性能，但是这些方法往往复杂且成本高，不适合商业应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极用亚微米级锰酸锂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种锂离子电池正极用亚微米级锰酸锂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将十六烷基三甲基溴化铵加入环己烷中得到第一物料；将锰盐加入草酸溶液中得到第二物料；将第一物料和第二物料混合均匀得到第三物料；将第三物料加热至挥发完全，然后进行固相烧结得到黑色产物Mn₂O₃；

S2、将锂盐、黑色产物Mn₂O₃和分散剂混合后，研磨，干燥，接着固相烧结，冷却得到锂离子电池正极用亚微米级锰酸锂。

优选地，S1中，锰盐为二水乙酸锰。

优选地，S1中，第一物料的浓度为0.03-0.05g/mL。

优选地，S1中，草酸溶液的浓度为0.5-0.8mol/L。

优选地，S1中，第二物料中乙酸锰的浓度为0.12-0.13g/mL。

优选地，S1中，将第三物料加热至105-115℃以挥发完全。

优选地，S1中，固相烧结的温度为450-550℃，固相烧结的时间为3-5h。

优选地，S1中，Mn₂O₃颗粒的宽度为0.8-1.1μm，Mn₂O₃颗粒的高度为0.8-1.2μm，Mn₂O₃颗粒的形貌为类八面体结构。

优选地，S2中，锂盐为一水氢氧化锂。

优选地，S2中，锂盐和黑色产物Mn₂O₃的摩尔比为1.02-1.08：1。

优选地，S2中，分散剂为乙醇或丙酮。

优选地，S2中，研磨时间为25-35min。