[发明专利]一种钼掺杂改性的锰酸锂复合材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种钼掺杂改性的锰酸锂复合材料、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率低、低污染、无记忆效应等优异性能，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、平板电脑、相机等便携式电子设备中。随着人们环保意识的增强和石油价格的日益高涨，电动自行车、电动汽车等新能源行业具有良好的发展前景，锂离子电池因为具有以上众多优点而成为电动汽车首选的动力电池。然而锂离子电池作为动力电池，由于安全性能、能量密度、功率密度等问题仍然面临着许多的挑战，因此亟须研发出符合动力电池要求的锂离子电池。

锂离子电池正极材料是锂离子电池的一个重要组成部分，对电池性能影响重大，其中锰酸锂由于具有资源丰富、价格低廉、无毒等优点受到广泛关注，在动力电池中的应用极具优势，但是尖晶石LiMn₂O₄材料有着致命的缺点，容量衰减较快，在高温(55℃)下尤为如此。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钼掺杂改性的锰酸锂复合材料、其制备方法及锂离子电池，本发明中的钼掺杂改性的锰酸锂复合材料具有较好的循环性能。

本发明提供一种钼掺杂改性的锰酸锂复合材料，为表面包覆有碳的钼掺杂改性的锰酸锂，

所述钼掺杂改性的锰酸锂具有式I所示化学式：

LiMn_2-xMo_xO₄式I；

其中，0.01≤x≤0.1；

碳的质量分数为0.1～20％；LiMn_2-xMo_xO₄的质量分数为80～99.9％。

本发明提供一种钼掺杂改性的锰酸锂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将有机酸、锂盐溶液和锰盐溶液混合，得到混合溶液；

B)将钼源加入混合溶液中，得到掺杂溶液；所述钼源中的钼与锰盐溶液中锰的摩尔比为x：(2-x)，其中，0.01≤x≤0.1；

C)将所述掺杂溶液依次进行加热、干燥和球磨破碎，得到粉体材料；

D)将所述粉体材料进行烧结，得到具有式I所示结构的LiMn_2-xMo_xO₄材料；

LiMn_2-xMo_xO₄/C式I；

其中，0.01≤x≤0.1；

E)将碳源与LiMn_2-xMo_xO₄材料混合后进行烧结，得到钼掺杂改性的锰酸锂复合材料；

所述钼掺杂改性的锰酸锂复合材料中，碳的质量分数为0.1～20％；LiMn_2-xMo_xO₄的质量分数为80～99.9％。

优选的，所述锂盐为氢氧化锂，碳酸锂和醋酸锂中的一种或多种；

锰盐为硝酸锰、硫酸锰和醋酸锰中的一种或多种；

所述有机酸为柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、淀粉、酒石酸和甘氨酸中的一种或多种；

所述有机酸与锰盐中锰的摩尔比为(1～5)：1。

优选的，所述钼源为钼酸钠、钼酸氨、钼酸镁和钼酸钾中的一种或多种。

优选的，所述步骤C)中加热的温度为80～150℃；

所述步骤C)中加热的时间为8～20小时。

优选的，所述步骤C)中干燥的温度为80～120℃；

所述步骤C)中干燥的时间为10～20小时。

优选的，所述步骤D)中烧结具体为：

将所述粉体材料以1～5℃/min的升温速率从室温升至450～550℃，烧结3～10小时；然后在以1～5℃/min的升温速率升温至650～950℃保温8～24小时，得到LiMn_2-xMo_xO₄材料。

优选的，所述碳源与LiMn_2-xMo_xO₄材料的质量比为(0.1～0.5)：1。

优选的，所述步骤E)中烧结具体为：