[发明专利]锂离子电池正极材料层状锰酸锂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种通式为LiMn1-xMxO2（其中M为Ni，Co，Al，Cr等的一种或几种，x为0≤x≤0.05和0.05＜x≤0.15）的锂离子电池正极材料层状锰酸锂及其制备方法，本发明方法分两步：前躯体（Mn1-xMx)2O3的制备和层状锰酸锂的制备；本制备方法将固相法和湿法二者优点结合起来，既能按化学计量比进行配料，又能在低温、需少量惰性气体保护的条件下完成，通过控制掺杂元素含量调产品为正交结构（0≤x≤0.05）或单斜结构（0.05＜x≤0.15），本发明产品具有完整的层状结构，晶粒尺寸可控制在纳米级，且首次放电容量高，容量活化循环次数可减小到2-3次，循环寿命长。

主权项

锂离子电池正极材料层状锰酸锂的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：第一步、前驱体（Mn1‑xMx)2O3的制备：（1）：将可溶性硫酸锰与硫酸钴、硫酸镍、硫酸铝、氯化铬按金属原子比Mn/M=(1‑x)/x的比例，其中Mn为锰，M为Co、Ni、Al和Cr的一种或几种，x的范围是0≤x≤0.15，溶于去离子水中，配成总浓度为1～4mol/L的混合溶液，备用；（2）：以氨水或铵盐为络合剂，加入NaOH或KOH配制成摩尔浓度为1~4mol/L的氨碱溶液，备用； （3）：先将（2）所述的氨碱溶液和去离子水加入反应釜中，调整反应釜中溶液的PH值为9~12，溶液的体积占反应釜体积的1/6~1/5，再将（1）所述的混合溶液和（2）中所述的氨碱溶液均匀加入到（3）所述的反应釜中，控制反应釜内的温度为40~70 oC，PH值为9~12，并对反应釜内的物料搅拌12～24h，经过共沉淀反应、陈化、离心过滤、烘干后得到Mn1‑xMx(OH)2粉末颗粒；（4）：将（3）中获得的Mn1‑xMx(OH)2粉末颗粒在空气中、300–900℃条件下煅烧2～12h，即得到本发明所需的前驱体（Mn1‑xMx)2O3；第二步、层状锰酸锂的制备：（1）：将粉末状的LiOH•H2O和粉末状的（Mn1‑xMx)2O3按Li和Mn1‑xMx的原子比1:1的比例进行混合，备用；（2）：按固、液体积比1：1~3的比例向（1）中所述的混合粉末中加入去离子水，搅拌成粘稠浆状物，备用；（3）：把（2）中的浆状物置入一带有开口的容器内，使浆状物体积占容器体积的1/20~1/4，并通入体积为容器体积2~8倍的惰性气体，然后将容器密闭，把密闭容器放入恒温箱中，在50~200℃的恒温下反应5~20小时，即得到层状锰酸锂。