[发明专利]一种长寿命高倍率铝镍共掺杂锰酸锂正极材料制备方法

摘要

本发明公开了一种长寿命、高倍率铝镍共掺杂尖晶石型锰酸锂正极材料制备方法。该方法包括如下步骤：制备掺杂剂分散液、燃料剂分散液、混合和制备产物等步骤，机械搅拌均匀后得到混合物浆料，然后置于瓷坩锅中。将坩埚置于500℃马弗炉中保温1h，冷却后研磨，之后在650℃二次焙烧6h，再次研磨得到最终产物LiAl_0.1Ni_xMn_1.9‑xO₄(x=0.01‑0.10)。本发明合成的镍铝共掺杂锰酸锂正极材料的倍率性能明显优于现有的LiMn₂O₄。本发明采用固液水混合体系，机械搅拌混合时间短，反应混合物浆料不需要干燥，直接加热进行燃烧反应，制备工艺简单、快速，并且电化学性能优异，为产业化打下良好的基础。

主权项

1.一种长寿命高倍率铝镍共掺杂锰酸锂正极材料制备方法，以碳酸锂为锂源、碳酸锰为锰源、醋酸镍和碱式碳酸为铝掺杂剂，按照化学计量比Li：Mn：Al：Ni=1：(1.9‑x)：0.1：x (x=0.01、0.03、0.05、0.08、0.10)配比原料，添加原料总质量的5 wt.%柠檬酸为燃料。其特征在于包括以下步骤：A、制备镍掺杂剂分散液按照化学计量比Li：Mn：Al：Ni=1：(1.9‑x)：0.1：x (x=0.01‑0.10)称量固体醋酸镍，然后以克计醋酸镍的质量，以毫升计去离子水的体积，按照质量与体积比为1:8‑15，将醋酸镍加到去离子水中，使醋酸镍完全溶解，得到均匀镍掺杂剂的分散液。B、制备燃料剂分散液按照以克计柠檬酸和以毫升计去离子水的比为1: 2‑10，将柠檬酸燃料加到去离子水中，充分溶解得到一种均匀的燃料剂分散液。C、混合按照化学计量比Li: Mn: Al =1: (1.90‑x): 0.10 (x=0.01‑0.10)称量固体碳酸锂和碳酸锰置于烧杯中，然后按照化学计量比Li: Mn: Ni: Al =1: (1.90‑x) : x : 0.10 (x=0.01‑0.10)，准确加入以毫升计的镍掺杂剂分散液（步骤A所得），再准确加入以毫升计的柠檬酸燃料剂分散液（步骤B所得），最后机械搅拌一定时间得到一种均匀混合物浆料。D、制备产物将所得到的均匀混合物浆料移入瓷坩埚中，然后将装有混合物浆料的瓷坩埚直接放入预设温度为500 ℃马弗炉，在空气气氛中加热直至发生燃烧反应1 h，取出自然冷却，得到黑色燃烧产物。然后，把焙烧产物研磨后放入650 ℃马弗炉，在空气气氛中焙烧6 h，取出在空气中自然冷却、研磨后得到产物LiAl0.1NixMn1.9‑xO4 (x=0.01‑0.10)正极材料粉末。