[发明专利]一种掺杂型硅酸锰锂-碳复合正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种掺杂型硅酸锰锂-碳复合正极材料的制备方法，该该镱镁掺杂磷酸锰锂的化学式为LiMn_1-x-yV_xGd_ySiO₄，其中：x=0.12-0.15，y=0.03-0.045，制备的主要步骤有：（1）制备钆钒掺杂的硅酸锰锂；（2）将聚乙烯-乙二醇嵌段共聚物和醋酸纤维素混合后分散到异丙醇中，形成导电碳分散液，将钆钒掺杂的硅酸锰锂前驱体与上述导电碳分散液混合，将混合料球磨，干燥，烧结得到钆钒掺杂硅酸锰锂-碳复合正极材料。本发明制备的钆钒掺杂硅酸锰锂-碳复合正极材料，在硅酸锰锂中掺杂稀土元素Gd和金属元素V改性以提高电子导电率和锂离子迁移速率，并采用有机碳源在其表面包覆碳包覆网络，进一步提高其导电性能和循环稳定性。

主权项

一种掺杂型硅酸锰锂‑碳复合正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备钆钒掺杂的硅酸锰锂该镱镁掺杂磷酸锰锂的化学式为LiMn_1‑x‑yV_xGd_ySiO₄，其中：x=0.12‑0.15，y=0.03‑0.045，按照上述化学式中的Li、Mn、V、Gd、Si的摩尔量称取醋酸锂、柠檬酸锰、五氧化二钒、硝酸钆、硅酸乙酯，机械混合，球磨6‑10h后，分散于去离子水中，加入与醋酸锂的摩尔比为1:1.2‑1.5的络合剂柠檬酸，得到混合溶液；使用装有加压喷嘴喷雾干燥器进行干燥，把此混合溶液送入在1:1(mol)CO/CO₂混合物吹扫间歇式转炉中，在1‑2h内将温度逐渐升温到700‑800℃，然后在保持5‑7h，然后在40‑50min冷却到环境温度，得到钆钒掺杂的硅酸锰锂；（2）碳包覆将质量比为1:1‑2的聚乙烯‑乙二醇嵌段共聚物和醋酸纤维素混合后分散到异丙醇中，形成导电碳分散液，其中异丙醇与聚乙烯‑乙二醇嵌段共聚物和醋酸纤维素混合物的质量比为10:2‑3；将钆钒掺杂的硅酸锰锂前驱体与上述导电碳分散液按照钆钒掺杂的硅酸锰锂与导电碳混合物重量比100∶2‑3的比例混合得到混合料，将混合料在行星球磨机中以转速400‑500r/min球磨10‑15h；将球磨后的物质干燥后，置于1:1(mol)CO/CO₂混合物吹扫间歇式转炉中，于800‑900℃温度下焙烧8‑12h，得到钆钒掺杂硅酸锰锂‑碳复合正极材料。