[发明专利]一种低锂锰比掺杂制备层状锰酸锂正极材料的方法

说明书

本发明涉及一种低锂锰比掺杂制备层状锰酸锂正极材料的方法，属于锂离子电池技术领域；具体为将锂源、锰源和掺杂元素源按照摩尔比1~1.1:0.85~0.95:0.05~0.15进行球磨混料；将球磨混料后的产物与过程控制剂放入溶液中混合形成混合液，再将混合液放入均相反应器中，同时加入催化剂做均相催化反应；将均相催化反应后的产物洗涤、干燥，最终得到o‑LiM_xMn_1‑xO₂；本发明降低了原材料的锂锰摩尔比，环境有好，操作简单，做正极材料o‑LiMnO₂的元素掺杂能有效的提高产物的电化学性能，可广泛应用于电池材料技术领域。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种低锂锰比掺杂制备层状锰酸锂正极材料的方法。

背景技术

锂离子电池在工业领域是发展速度最快的高能量存储设备，而电极材料的发展是锂离子电池发展的关键，降低电池成本，改善电池性能，是锂电发展的重要指标。

锂离子电池正极材料LiMnO₂主要包括斜方结构（m-LiMnO₂）和正交结构（o-LiMnO₂）。m-LiMnO₂的晶体结构属于单斜晶系，晶体结构中，氧原子呈立方密堆积排列，Li⁺和Mn³⁺位于与立方氧晶胞的（111）晶面平行的八面体层，高自旋的Mn³⁺使其周围规则的八面体发生畸变，对称性下降表现为单斜结构。o-LiMnO₂的晶体结构属于正交晶系，晶体结构中，氧原子分布为扭变四方密堆结构，Li⁺和Mn³⁺占据氧八面体间隙位置，其表现为层状结构。

层状结构的LiMnO₂具有价格低、无毒、容量大、体积小、质量小、自放电小、无记忆效应、环境友好等性能，使其在可充电电池的电极材料中实现应用，层状结构的LiMnO₂理论放电可逆容量可达280mAh/g以上。但其结构不稳定，容易向尖晶石锰酸锂转变，合理地掺杂元素不仅可以从根本上改善o-LiMnO₂的结构不稳定性，抑制畸变效应，而且还增加其比表面积，使材料的电化学性能得到改善。目前研究的掺杂元素有Co、Ce、Fe、Sr、Nb、Mg、Zn、Pd等。

现有掺杂o-LiMnO₂的制备方法主要有高温固相法、水热合成法、共沉淀法等。其中有些制备工艺已经逐渐走向成熟，然而存在分布不均匀、工艺繁琐、原料利用率低、形貌不规整、纯度低等问题。为了解决现有掺杂锂离子电池正极材料o-LiMnO₂方法上的缺陷，研究制备方法改进对促进锂离子电池的发展尤为重要。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种低锂锰比掺杂制备层状锰酸锂正极材料的方法，结合高温固相法和水热法的优点，以提高锂电性能，同时降低原料浪费，大幅度减少环境污染。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种低锂锰比掺杂制备层状锰酸锂正极材料的方法，包括以下步骤：

a）将锂源、锰源和掺杂元素源按照锂、锰和掺杂元素的摩尔比1~1.1:0.85~0.95:0.05~0.15进行球磨混料。