[发明专利]一种改性球形锰酸锂正极材料制备方法

说明书

本发明提供一种改性球形锰酸锂正极材料制备方法，包括如下步骤：步骤(1)：采用液相法得到初始混合物；步骤(2)：制备出球形锰酸锂前躯体，步骤(3)：得到初始锰酸锂正极材料；步骤(4)：形成混合物胶体；步骤(5)：得到改性球形锰酸锂前驱体；步骤(6)：将上述改性球形锰酸锂前驱体置于石墨模具中，放入放电等离子体烧结炉的炉腔内，在真空、惰性气氛或者还原性气氛下进行烧结，并粉碎、过筛制备成改性球形锰酸锂正极材料，本发明具有工艺简单、便于操作等优点，适于工业化生产要求，具有极大经济价值和实用价值。

技术领域

本发明涉及锂电池材料制备技术领域，具体涉及一种改性球形锰酸锂正极材料制备方法。

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，其中，最具有代表性的为球形锰酸锂正极材料，球形锰酸锂正极材料在循环性和高温稳定性方面都表现出了突出的优点，目前球形锰酸锂材料1C克容量是110mAh/g，所述的球形锰酸锂粒径在5-15微米，目前，现有技术中球形锰酸锂的制备方法有多种，但是对现有技术中的制备方法往往存在的缺点就是成本高、效果不理想等，有待进一步的解决。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种工艺简单、便于操作、使制得的球形锰酸锂晶型很好、倍率性能佳、球形保持率高的改性球形锰酸锂正极材料制备方法。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

本发明提供一种改性球形锰酸锂正极材料制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：采用液相法将锰源、锂源进行搅拌，并且混合均匀，

得到初始混合物；

步骤(2)：将上述初始混合物置于真空干燥炉中进行真空干燥，得到干燥的初始混合物，再将干燥的初始混合物制备出球形锰酸锂前躯体，

步骤(3)：将上述球形锰酸锂前驱体进行烧结、粉碎过筛制备得到初始锰酸锂正极材料；

步骤(4)：将上述初始锰酸锂正极材料和掺杂物M进行混合，并加入乙醇作为溶剂搅拌均匀形成混合物胶体；

步骤(5)：将上述混合物胶体再次置入真空干燥炉中进行真空干燥，并经过行星式球磨机进行搅拌，得到改性球形锰酸锂前驱体；

步骤(6)：将上述改性球形锰酸锂前驱体置于石墨模具中，放入放电等离子体烧结炉的炉腔内，在真空、惰性气氛或者还原性气氛下进行烧结，并粉碎、过筛制备成改性球形锰酸锂正极材料。

进一步地，锰源为电解二氧化锰、化学二氧化锰或四氧化三锰中的一种或多种。

进一步地，所述掺杂物M为石墨烯、碳纳米管、氧化铜、氧化金、纳米级或10微米以下的Al₂O₃、Ce₃O₄、Co₃O₄、Mg(OH)₂、TiO₂中的一种或多种。

进一步地，所述锂源为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂中的一种或多种。

进一步地，所述液相法为采用乙醇为溶剂，同时加入三异丙醇胺、醋酸钠、二烷基苯中的至少一种，及乙烯－丙烯酸共聚物或乙烯－醋酸乙烯共聚物，采用行星式球磨方式进行均匀混合，所述球磨方式采用球料比为1：5，混合时间为0.1h-0.5h，球磨速度为300rpm-350rpm，正反转60-80min/次。

球形锰酸锂材料1C克容量是110mAh/g。所述的球形锰酸锂粒径在5-15微米。