[发明专利]一种锰酸锂正极材料的合成方法

说明书

本发明公开了一种锰酸锂正极材料的合成方法，包括以下步骤：（1）锰酸锂前驱体制备；（2）混合镍源；（3）预烧结；（4）高温烧结；（5）铝包覆。本发明合成的锰酸锂正极材料能提高锂电池的理论容量和循环使用性能。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料领域，特别涉及一种锰酸锂正极材料的合成方法。

背景技术

尖晶石锰酸锂具有资源丰富、成本低廉、对环境友好的优点，尤其是因其三维脱嵌锂隧道能够承受大电流充放电，被公认为是锂离子电池最具发展前途的正极材料之一，在大容量动力锂离子电池中应用广泛。但是锰酸锂正极材料的电池理论容量不高和循环使用性能，在应用中的最大问题是循环性能不好，特别是高温下，材料中的三价锰离子和大倍率放电时在颗粒表面形成的二价锰离子，使得材料在电解液中的溶解明显，最终破坏了锰酸锂的结构，也降低了材料的循环性能。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和不足做出改进和创新，提供一种锰酸锂正极材料的合成方法，该方法合成的锰酸锂正极材料能提高锂电池的理论容量和循环使用性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种锰酸锂正极材料的合成方法，包括以下步骤：

(1)锰酸锂前驱体制备：将锂盐和锰盐按Li：Mn摩尔比为1：2配料，放入球磨机中球磨3～5小时，混合后加入蒸馏水中搅拌溶解，在180～200℃反应釜中反应20～24小时，反应结束冷却至室温后，用无水乙醇冲洗3～5次，放入40～50℃的烘箱中烘干，即制得锰酸锂前驱体；

(2)混合镍源：按Ni：Li摩尔比0.56～0.8:1的比例取镍盐，将镍盐和锰酸锂前驱体放入球磨机中球磨2～3小时，制得混合物；

(3)预烧结：将混合物装入匣体，并在温度为350～450℃的烧结炉中，保持恒温3～5小时，得预烧结物；

(4)高温烧结：将预烧结物装入匣体，并在温度为800～900℃的烧结炉中，保持恒温7～9小时，得高温烧结物；

(5)铝包覆：将高温烧结物破碎过筛，再依次将高温烧结物、铝酸锂放入表面活性剂中搅拌2～3小时，最后通过过滤、洗涤、烘干，得锰酸锂正极材料。

优选的，步骤(1)中所述锂盐为碳酸锂、醋酸锂、氯化锂中的一种或多种。

优选的，步骤(1)中所述锰盐为二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰、碳酸锰中的一种或多种。

优选的，步骤(2)中所述镍盐为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍中的一种或多种。

优选的，步骤(5)中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、乙二胺四乙酸二钠、氮甲基吡氯烷酮中的一种或多种。

本发明的优点及有益效果：

本发明利用水热法制得的锰酸锂前驱体，晶粒发育完整，粒度小，且分布均匀，电化学性能优良。本发明在利用高温固相法在锰酸锂前驱体中掺杂镍元素提高锰酸钾正极材料的活性和能量密度，而且在通过包覆铝改善了锰酸镍的循环使用性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种锰酸锂正极材料的合成方法，包括以下步骤：

(1)锰酸锂前驱体制备：将碳酸锂和二氧化锰按Li：Mn摩尔比为1：2配料，放入球磨机中球磨3～5小时，混合后加入蒸馏水中搅拌溶解，在180～200℃反应釜中反应20～24小时，反应结束冷却至室温后，用无水乙醇冲洗3～5次，放入40～50℃的烘箱中烘干，即制得锰酸锂前驱体；