[发明专利]一种锂离子电池SiLiMn

说明书

本发明涉及锂电池领域，公开了锂离子电池SiLiMn₂O₄CNT复合正极材料的制备方法，本发明锂离子电池复合正极材料包括由锰酸锂包覆纳米硅构成的复合颗粒和复合在该复合颗粒表面的碳纳米管。制备方法包括：1)将纳米硅和锰酸锂分散于溶剂中，再进行球磨湿混，使锰酸锂包覆纳米硅；2)将碳纳米管分散于溶剂中；3)将步骤1)所得浆料与步骤2)所得浆料混合，喷雾干燥，得到复合正极材料。将该复合正极材料制备为电池，首次放电容量好，充放电效率高，多次循环后容量保持率高。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及锂离子电池SiLiMn₂O₄CNT复合正极材料的制备方法。

背景技术

锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂尖晶石型锰酸锂LiMn₂O₄是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO₂成为新一代锂离子电池的正极材料。

锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一，相比钴酸锂等传统正极材料，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，是理想的动力电池正极材料，但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，如今市场产品均为此种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方晶系，Fd3m空间群，理论比容量为148mAh/g，由于具有三维隧道结构，锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌，不会引起结构的塌陷，因而具有优异的倍率性能和稳定性。

如今，传统认为锰酸锂能量密度低、循环性能差的缺点已经有了很大改观(万力新能典型值：123mAh/g，400次，高循环型典型值107mAh/g，2000次)。表面修饰和掺杂能有效改性其电化学性能，表面修饰可有效地抑制锰的溶解和电解液分解。掺杂可有效抑制充放电过程中的Jahn-Teller效应。将表面修饰与掺杂结合无疑能进一步提高材料的电化学性能，相信会成为今后对尖晶石型锰酸锂进行改性研究的方向之一。

锂离子电池与传统的二次电池相比具有开路电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效应、无污染和自放电小等优点，应用越来越广泛。由于便携式电子设备和电动汽车的快速发展和广泛应用，对于高比能量、长循环寿命、快速充放电的锂离子电池的需求十分迫切。目前商用的锂离子电池负极材料为碳类负极材料，但它的理论容量仅为372fnAh/g，并且已开发接近理论值。已不能适应目前各种便携式电子设备的小型化发展和电动汽车对大容量高功率化学电源的广泛需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了锂离子电池SiLiMn₂O₄CNT复合正极材料的制备方法，本发明锂离子电池复合正极材料包括由锰酸锂包覆纳米硅构成的复合颗粒和复合在该复合颗粒表面的碳纳米管。将该复合正极材料制备为电池，首次放电容量好，充放电效率高，多次循环后容量保持率高。

本发明的具体技术方案为：一种锂离子电池SiLiMn₂O₄CNT复合正极材料的制备方法，所述复合正极材料包括由锰酸锂包覆纳米硅构成的复合颗粒和复合在所述复合颗粒表面的碳纳米管；复合正极材料的制备方法包括如下步骤：

1)将纳米硅和锰酸锂分散于溶剂中，再进行球磨湿混，使锰酸锂包覆纳米硅；

2)将碳纳米管分散于溶剂中；

3)将步骤1)所得浆料与步骤2)所得浆料混合，喷雾干燥，得到复合正极材料。

作为优选，所述纳米硅为球形硅。

作为优选，所述纳米硅的粒径为5-50纳米，所述锰酸锂为粉体；锰酸锂的粒径为0.1-5微米。