[发明专利]铬镍掺杂锰酸锂高温电池材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种电池正极材料及制备方法，这种材料为掺铬、镍复合尖晶石型氧化物LiCr_xNi_yMn_2‑x‑yO₄(0≤x≤0.3，0≤y≤0.3)。采用一步混合将锂的化合物、Cr₂O₃、氧化亚镍以及MnO₂按照比例n(Li):n(Cr):n(Ni):n(Mn)=1:x:y:2‑x‑y混合均匀，然后在空气气氛的热处理炉中470℃保温5‑10h，后升温至530‑550℃热处理5‑10h，再升温到650‑750℃，保温10‑20h，再冷却到室温。该产物结晶度好，用于高温电池中稳定性好，电势较高，电压相对平稳且比容量大，在300℃下以30mA/cm²的电流密度放电，所测最高放电比容量达到495mAh/g，是未掺杂尖晶石锰酸锂比容量的3.75倍。

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及一种电池正极材料LiCr_xNi_yMn_2-x-yO₄ (0≤x≤0.3，0≤y≤0.3)的制备，特别涉及热电池正极材料尖晶石型LiCr_xNi_yMn_2-x-yO₄的制备，此制备方法得到的高温电池正极材料容量大幅度提升，电压稳定。

背景技术

作为在军事领域广泛应用的热电池，具有存储时间长、安全可靠、高比能量、结构紧凑等特点。而随着当今对能源的大量需求以及能源结构的转变，对清洁和可再生能源的开发和利用受到越来越多的重视。在地热和深井油气开采环境中所需要的电池要承受高温高压等严苛条件，因此利用热电池的优点并对其改进在目前得到越来越多的关注。

深井石油、天然气等勘探开发的温度在200℃左右，地热开采温度会更高。但是目前商业化锂离子电池工作温度只有-55℃-70℃。Li-Mg/SOCl₂有机电解质电池的工作温度达到180℃，在更高的温度下必须安装昂贵真空杜瓦瓶加以保护。经过改性的热电池（高温电池）可以利用所工作环境的热量得到激活并工作，可以简化电池结构，降低电池制造成本。