[发明专利]一种碳包覆锗掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳包覆锗掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备锗掺杂锰酸锂，（2）制备碳材料，（3）碳包覆。本发明制备的复合正极材料，采用掺杂Al和Ge来改性以提高物质活性和稳定性，制备过程还采用了多级孔碳包覆，进一步提高材料的导电性和稳定性。因此该复合材料在用于锂离子电池时，具有较高的比容量和较长的使用寿命。

主权项

一种碳包覆锗掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备锗掺杂锰酸锂该锗掺杂复合锰酸锂的化学式为LiMn_1‑x‑yAl_xGe_yO₂，其中：x=0.2‑0.25，y=0.02‑0.03；按照上述化学式中的Li、Mn、Al、Ge的摩尔量称取纯度大于99%的碳酸锂、纯度大于99%的四氧化三锰、纯度大于99%的氧化铝和纯度大于99%的氧化锗，将上述碳酸锂、四氧化三锰、氧化铝和氧化锗机械混合后在1400‑1450℃的温度下融化，冷却后球磨成粉，在850‑900℃下烧结4‑5h，得到锗掺杂锰酸锂；（2）制备碳材料将纳米碳酸钙水分散液经过滤、丙酮洗涤后，再超声处理3‑5h小时，将所述纳米碳酸钙均匀分散在丙酮中，得到纳米碳酸钙的丙酮分散液；将环氧树脂配成15‑20wt%的丙酮溶液，再与上述纳米碳酸钙的丙酮分散液通过磁力搅拌混合均匀，控制环氧树脂与纳米碳酸钙的质量比为1∶0.5‑1，得到混合液，将混合液中的丙酮挥发掉，将残留物在氩气气氛围中于管式炉中进行炭化煅烧处理：从室温逐渐升至900‑1000℃，控制升温速率为6‑10℃/min，得到煅烧产物，将煅烧产物用1‑2mol/L的盐酸进行酸洗，再用去离子水洗至中性，干燥后得到分级孔碳；（3）碳包覆将上述锗掺杂锰酸锂与上述分级孔碳混合后一起加入到行星球磨机中以转速300‑350r/min球磨5‑7h，干燥； 将干燥后的物料置于氩气气氛中烧结，烧结温度在次烧结温度在850‑950℃之间，保温5‑6h，粉碎、筛分，得到产品。