[发明专利]一种钠和铁共掺杂制备高性能锰酸锂正极材料的方法

摘要

本发明公开了一种钠和铁共掺杂制备高性能锰酸锂正极材料的方法。（1）将锰源和强氧化剂溶于蒸馏水中，充分溶解后转移至反应釜中，然后将反应釜置于烘箱中，反应得到MnO2粉末；（2）将二氧化锰、锂源、钠源和铁源充分研磨得到黑色混合物；（3）在马弗炉中将混合物进行第一次高温烧结，随炉冷却至室温，研磨后后进行更高温度的烧结，自然降温至室温，即得到LiNaxMn2‑yFeyO4，其中x=0.01~0.2，y=0.01~0.2。本发明能够制备出颗粒细小、结晶性优良且晶粒之间接触更加紧密的钠、铁复合掺杂的锰酸锂正极材料，材料的倍率性能及循环性能均得到较大的提高。

主权项

一种钠和铁共掺杂制备高性能锰酸锂正极材料的方法，其特征在于具体步骤为：（1）按化学计量比称取0.01~0.2 mol锰源和0.01~0.2 mol强氧化剂，将两者置于烧杯中，然后加入40~150 mL的去离子水；用DF‑101S型集热式恒温磁力搅拌器在室温条件下将锰源和强氧化剂充分搅拌混合，然后将混合液转移至50~200 mL的聚四氟乙烯内衬中，再将聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢反应釜中，在设定的温度为100~200℃条件下，保温8~24小时,自然冷却至室温，过滤，在60~120℃条件下干燥18~48小时，得到锰源前驱体黑色粉末；（2）按照摩尔比称取步骤（1）所得到锰源前驱体0.001~0.2 mol、0.001‑0.1 mol锂源、0.0001~0.1 mol掺杂的铁源和0.0001~0.1 mol钠源；将四者置于烧杯中并加入40‑100 mL的无水乙醇，超声震荡20‑60分钟后放入烘箱中在60~120℃的条件下烘干，然后在研钵中研磨10~120分钟；（3）将步骤（2）所得物研磨后置于马弗炉中250~650℃预烧结2‑10小时，预烧结后进行研磨并在马弗炉中650~850℃煅烧10~30小时，随炉冷却至室温，即得钠和铁复合掺杂的锰酸锂正极材料LiNaxMn2‑yFeyO4，其中：x=0.01~0.2，y=0.01~0.2；所述强氧化剂为过硫酸铵、高氯酸钾、高锰酸钾、分析纯双氧水和过硫酸钠中的一种或多种；所述锰源为醋酸锰、一水合硫酸锰和碳酸锰中的一种或多种；所述锂源为醋酸锂、一水合氢氧化锂和碳酸锂中的一种或多种；所述掺杂的铁源为氢氧化铁、氧化铁、氧化亚铁和四氧化三铁中的一种或多种；所述掺杂的钠源为醋酸钠、碳酸钠和氢氧化钠中的一种或多种。