[发明专利]锂离子电池正极材料LiMn2‑2xM(II)xSixO4及其制备方法

摘要

本发明的目的在于针对锂离子电池正极材料锰酸锂(LiMn2O4)电化学循环稳定性差的缺点提供一种体相掺杂改性的尖晶石型锂离子电池正极材料LiMn2‑2xM(II)xSixO4及其制备方法，其中M(II)=Mg、Zn、Ni、Co、Cu等二价金属离子。通过同时等摩尔掺杂四价元素和二价金属取代材料中的锰得到锂离子电池正极材料LiMn2‑2xM(II)xSixO4，该锂离子电池正极材料LiMn2‑2xM(II)xSixO4具有平稳的充放电电压平台，较高的放电比容量以及优异的循环稳定性能，能够满足高倍率充放电需求，其制备方法克服了固相合成法合成时间长、产物粒径分布不均匀、电化学性能差的缺点，制备的产品化学均匀性好、颗粒细小、纯度高、结晶品质高、电化学性能优良，且制造成本低。

主权项

锂离子电池正极材料LiMn2‑2xM(II)xSixO4，其特征在于，所述锂离子电池正极材料的分子表达式为LiMn2‑2xM(II)xSixO4，x＝0.05，其中M(II)＝Mg、Zn或Ni；所述锂离子电池正极材料的制备方法包括以下步骤：步骤1.将锂源原料和络合剂柠檬酸按摩尔比1:1溶解于适量去离子水中，并放在50℃水浴锅中搅拌，使其完全溶解得溶液A；步骤2.将锰源原料和掺杂二价金属元素原料按摩尔比Mn∶M(II)＝(2‑2x)∶x溶解于适量去离子水中，得到溶液B；步骤3.将与掺杂二价元素等摩尔比的硅源原料溶解于适量无水乙醇或者去离子水中，得到硅源原料的醇溶液或悬浊液C；步骤4.将步骤2、3所得溶液B、醇溶液或悬浊液C同时缓慢地逐滴加入步骤1所得溶液A中，并不断搅拌得到混合溶液；步骤5.向步骤4所得混合溶液中滴加氨水，调节pH值为6～8，搅拌30min后升温至70℃，不断搅拌至水分蒸发，形成红棕色凝胶；步骤6.将步骤5所得红棕色凝胶放于鼓风干燥箱中，在110℃～120℃下干燥24h得到干凝胶；步骤7.将步骤6所得干凝胶放于马弗炉中，在400℃～450℃下低温预烧4h～6h得到中间产物；步骤8.将步骤7所得中间产物研磨均匀后于700℃～850℃下高温焙烧12h～18h即可制得尖晶石型锂离子电池正极材料LiMn2‑2xM(II)xSixO4。