[发明专利]一种提升耐高温性能的核壳结构锰酸锂及其合成方法

摘要

本发明一种提升耐高温性能的核壳结构锰酸锂及其合成方法，提供了一种能够保持较高容量且高温循环性能优异的锰酸锂复合材料。该复合材料为一种用于锂离子电池的具有核壳结构的锰酸锂正极材料，其组成为LixMn2O4·yA(1≤x≤1.3，0＜y≤0.1)；其外壳A是由具有电化学活性的耐高温的锂离子电池正极材料构成，可以为LiNi0.5Mn1.5O4、LiCo0.5Mn1.5O4、LiNi1‑a‑bCoaMnbO2(0＜a＜1.0，0＜b＜1.0)或LiNi1‑c‑dCocAldO2(0＜c＜1.0，0＜d＜1.0)中的一种；而其核部分是LixMn2O4。复合材料的比表面积为0.2～1.2m2/g，D50为7～18um。 1

主权项

1.一种提升耐高温性能的核壳结构锰酸锂，其特征在于，该核壳结构锰酸锂为包覆型结构，所述核壳结构锰酸锂的组成为Li_xMn₂O₄·yA；其中，1≤x≤1.3，A为外壳部分，为LiNi_1/3Co_1/3Al_1/3O₂；Li_xMn₂O₄是核部分；y＝1/9；

其中，所述核壳结构锰酸锂是通过共沉淀法制备的，具体步骤如下：

(1)将锰源加入底液中，所述底液为预先加入沉淀剂和氨水的混合溶液，混合溶液的pH值为8.5‑13.0，再向该含锰源的底液中按最终产品中各物质比例需要滴加含Ni、Co和Al三种金属离子的混合溶液，同时，滴加沉淀剂使混合液保持pH值为8.5‑13.0，控制搅拌速度为300‑1200转/min，在锰源的表面形成共沉淀物；用去离子水洗涤共沉淀物1‑3次，干燥；

(2)将上述所得共沉淀物与Li离子化合物定量均匀混合；

(3)混合后，于700‑1100℃下煅烧1‑3次，每次煅烧2‑24h；

(4)煅烧后，进行粉碎，过200‑500目筛，得到D50为7‑18μm的具有核壳结构锰酸锂的复合材料。

2.如权利要求1所述的核壳结构锰酸锂，其特征在于，所述核壳结构锰酸锂的比表面积为0.2‑1.2m²/g，振实密度为1.5‑2.4g/cm³。

3.制备如权利要求1或2所述的核壳结构锰酸锂的共沉淀方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：

(1)将锰源加入底液中，所述底液为预先加入沉淀剂和氨水的混合溶液，混合溶液的pH值为8.5‑13.0，再向该含锰源的底液中按最终产品中各物质比例需要滴加含Ni、Co、Al三种金属离子的混合溶液，同时，滴加沉淀剂使混合液保持pH值为8.5‑13.0，控制搅拌速度为300‑1200转/min，在锰源的表面形成共沉淀物；用去离子水洗涤共沉淀物1‑3次，干燥；

(2)将上述所得共沉淀物与Li离子化合物定量均匀混合；

(3)混合后，于700‑1100℃下煅烧1‑3次，每次煅烧2‑24h；

(4)煅烧后，进行粉碎，过200‑500目筛，得到D₅₀为7‑18μm的具有核壳结构锰酸锂的复合材料。

4.如权利要求3所述的共沉淀方法，其特征在于步骤(1)中锰源为MnO₂、Mn₃O₄、Mn₂O₃、MnCO₃或MnO(OH)₂中的一种。

5.如权利要求3所述的共沉淀方法，其特征在于步骤(1)中Ni、Co、Al三种金属离子的原料为其卤化物、乙酸盐、硝酸盐或硫酸盐中的一种。

6.如权利要求3所述的共沉淀方法，其特征在于步骤(1)中的沉淀剂为NaOH、KOH或LiOH中的一种。

7.如权利要求3所述的共沉淀方法，其特征在于步骤(2)中的Li离子化合物为Li₂CO₃或LiOH。