[发明专利]二氧化锰的制备方法及由二氧化锰包覆形成的电池正极改性材料

说明书

本发明提供了一种二氧化锰的制备方法及由二氧化锰包覆形成的电池正极改性材料。本发明提供的二氧化锰的制备方法，通过将二价锰盐在络合剂的作用下形成的Mn²⁺络合沉淀物，再通过氧化剂将将Mn²⁺氧化为Mn⁴⁺，从而制得结构稳定的MnO₂，并对得到的MnO₂进行热处理以除去其中的吸附水和结合水，以保证其电化学性能，该制备方法工艺简单，成本低廉，制备的二氧化锰为纳米片状结构，不仅可以缩短锂离子的扩散通道，还可以增大其与电解液的接触面积，从而有利于降低正极材料中活性物质与电解液之间的接触概率，可以有效抑制电解液对活性物质的腐蚀作用，提高了正极改性材料的稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种二氧化锰的制备方法及由二氧化锰包覆形成的电池正极改性材料。

背景技术

当今社会经济发展十分迅速，人们的生活水平不断提高，人类社会对于能源的需求也随之日益上升。然而煤、石油、天然气等不可再生的化石能源已经远远不能满足人们日益增长的能源需求，并且燃烧化石燃料所造成的环境污染问题也日益严重，其中PM2.5最引人注目，许多城市雾霾严重，因此当今社会的主要任务是寻找和发展高效环保可持续发展的新能源。能够将化学能转化为电能的装置称为化学电源，已经受到诸多科研工作者的广泛关注。其中，二次电池于1899年首次进入大众的视野，是一种新型的化学电源，实现了电能和化学能的可逆转换，二次电池具有成本低、比能量高、效率高对环境友好以及循环性能良好等优点，因此被广泛应用于社会生活各个领域，推动社会经济的快速发展。

具有代表性的二次电池有铅酸蓄电池，镉镍电池，镍氢电池和锂离子电池，相对于其他的二次电池，锂离子电池因工作电压高、能量密度大、倍率性能好、使用寿命长以及对环境友好等众多优点，是目前综合性能最为优良的二次化学电源。近年来，锂离子电池的应用领域越来越广泛，随着电动车(EV)和混合电动车(HEV)的发展，高比能和高功率已成为今后锂离子电池研究和发展的重要方向。正极材料作为锂离子电池的关键部分，其研究与开发显得尤为迫切。

锂离子电池LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂三元正极材料放电比容量高，但是在循环的过程中其容量衰减严重，现有技术中通过在其上包覆氧化物以缓解容量衰减现象，但是往往出现结构不稳定的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种二氧化锰的制备方法及由二氧化锰包覆形成的电池正极改性材料，旨在解决现有锂离子电池正极改性材料结构不稳定的问题。

具体地，本发明第一方面提出了一种二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取适量锰盐，充分溶解，得到第一溶液。具体的，锰盐可以为乙酸锰、四水合氯酸锰(MnCl₂·4H₂O)、七水合硫酸锰(MnSO₄·7H₂O)和六水合硝酸锰((Mn(NO₃)₂·6H₂O)中的至少一种，优选的，锰盐为乙酸锰，其价格低廉，易于获得，并且与络合剂的络合反应能进行的更加彻底，反应的副产物较少。具体实施时，可以选用去离子水作为溶剂溶解锰盐，无毒且有利于减少反应后的有机废料；可以采用超声震荡、搅拌的方式将锰盐充分的溶解在去离子水中。

(2)向所述第一溶液中加入适量络合剂，使其与所述第一混合液中的锰盐充分混合，得到第二混合液，并在温度为(25-40)℃的条件下对所述第二混合液进行搅拌。

具体的，络合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、羟乙二胺四乙酸(HEDTA) 或二乙烯三胺五乙酸(DTPA)，优选为乙二胺四乙酸(EDTA)，通过EDTA将乙酸锰完全沉淀在正极材料表面。优选的，反应温度为(30-35)℃，可以用水浴加热并加入热电偶保持反应的温度。