[发明专利]一种高倍率锰酸锂复合正极材料制作方法

说明书

本发明公开了一种高倍率锰酸锂复合正极材料制作方法，包括以下步骤：将碳源加入蒸馏水中，通过超声波震荡分散成悬浮液；在悬浮液中加入高锰酸钾搅拌直至高锰酸钾完全溶解形成第一混合液；在第一混合液中加入氢氧化锂搅拌形成第二混合液；在第二混合液中加入乙醇搅拌形成第三混合液；将第三混合液加入水热反应炉中反应得到反应产物；将反应产物依次离心洗涤、干燥和研磨后，得到纳米级锰酸锂复合材料。本发明的制作方法得到的锰酸锂复合材料具有纯度高、分布均匀、有较大的表面积的优点，是锂嵌入式正极材料的理想选择，能表现出优异的电极性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种高倍率锰酸锂复合正极材料制作方法。

背景技术

锂离子电池除具有高能量密度外，还具备无记忆效应、自放电小等优点，成为电动自行车、电动汽车用动力电池的首选。尽管锂离子电池相比于其他二次电池系统能够提供更高的能量密度，但是运在混合动力汽车及纯电动汽车之类的大型锂离子电池领域功率密度还是很难达到使用要求。功率密度过低是由于电极材料的倍率容量较低所导致，特别是在高的电流倍率下正极材料中锂离子和电子扩散较慢导致锂离子在材料中脱出/嵌入不充分。

但目前的锂离子电池倍率性能一般较差(仅3C)，使得充放电时间过长。低倍率导致电池大电流功放能力差，电动汽车难以获得加速、爬坡等大电流动力驱动功能；大电流承受能力差还会加剧电源释放大电流时的热失控安全风险，并直接导致电池实际寿命的锐减。所以电化学储能领域尤其是类似于混合动力车用的具备大电流充放电，瞬间能量回收等应用层面迫切需要开发一种高倍率、高容量、电化学性能优良，成本低廉的正极材料。

目前常用的正极材料主要有钴酸锂(LiCoO2),镍钴锰酸锂三元材料(LiNiCoMnO2),锰酸(LiMn204),磷酸铁锂(LiFeP04)等。钴酸锂技术是第一代最成熟的锂离子电池技术，在小电池市场中的主导地位，但因其受应用中的局限性特别是安全性能欠佳，另外受钴价格昂贵的影响，无法应用在在电动汽车用动力电池中。目前磷酸铁埋技术因受其低工作电压和低倍率性能影响，一直未能获得国际电动汽车市场的认可，且其电池性能已无技术提高的余地。现有镍钴锰酸锂技术因所制备三元材料的晶格微纳结构不稳定，安全性较差，在动力电池领域的应用受到限制，仅仅应用于乘用车等小型车领域。

尖晶石锰酸锂，具有三维原子间隙空间提供良好的锂离子传输通道，从结构上具备大电流倍率性能，并具有环境友好，原料经济，锰资源丰富，因而成为一种很有前景的锂离子电池的正极材料。但是，目前主要限制锰酸锂运用的因素主要是在循环过程中较快的容量衰减，而导致容量衰减的主要因素主要有:1)在较大的放电倍率下局部的Jahn-Teller效应导致颗粒表面的破坏；2)在脱锂和嵌锂过程中锰的溶解；3)尖晶石表面电解液的氧化；4)阳离子混合，锂锰原子位置错排；5)尖晶石结构的氧空位；6)两相转变区域结构的坍塌。

尖晶石锰酸锂的合成，现阶段主要采用高温固相烧结，但采用固相烧结反应合成时往往会造成成分不均匀，晶粒形状不规则，并造成颗粒的长大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高倍率锰酸锂复合正极材料制作方法，以解决现有技术中采用固相烧结反应合成时往往会造成成分不均匀，晶粒形状不规则，并造成颗粒的长大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种高倍率锰酸锂复合正极材料制作方法，包括以下步骤：

步骤1、将碳源加入蒸馏水中，通过超声波震荡分散成悬浮液；

步骤2、在步骤1中得到的悬浮液中加入高锰酸钾搅拌直至高猛酸钾完全溶解形成第一混合液；

步骤3、在步骤2中得到的第一混合液中加入氢氧化锂搅拌20-60分钟形成第二混合液；

步骤4、在步骤3中得到的第二混合液中加入乙醇搅拌20-60分钟形成第三混合液；