[發(fā)明專利]復(fù)合金屬氧化物包覆尖晶石型LiMn2O4正極材料及制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910080931.6
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN101510606A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊文勝;楊占旭;湯展峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/48;H01M4/58;H01M4/52;H01M4/04
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合金屬氧化物包覆尖晶石型LiMn₂O₄正極材料及制備方法。

背景技術(shù)

尖晶石型LiMn₂O₄作為鋰離子電池正極材料，具有工作電壓高、安全性能好、價(jià)格低廉和無毒無污染等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前途的鋰離子電池正極材料之一。但該材料在充放電循環(huán)過程中容量衰減較快，尤其在55℃以上時(shí)，其循環(huán)及儲(chǔ)存性能急劇惡化，這限制了該材料的發(fā)展和應(yīng)用。

研究表明LiMn₂O₄容量衰減的一個(gè)重要可能原因是錳在電解液中的溶解。將金屬氧化物如Co₃O₄，Al₂O₃或ZnO等包覆在尖晶石型LiMn₂O₄表面，可以抑制電解液中的HF對(duì)LiMn₂O₄正極材料的腐蝕，從而減少M(fèi)n的溶解。

在文獻(xiàn)Chemical?Communications，2001，1074-1075中，Cho等人以甲醇為溶劑制備了Co₃O₄包覆尖晶石型LiMn₂O₄(鈷與錳的摩爾比為1∶10)正極材料，與未包覆的LiMn₂O₄相比，其高溫電化學(xué)循環(huán)性能得到了顯著提高。但該包覆材料中鈷的含量高且需在甲醇中合成，增加了其原料成本和生產(chǎn)成本，限制了其實(shí)際應(yīng)用。

在Electrochemical?and?Solid-State?Letters，2002，5(7)：A167-A169及Journal?of?TheElectrochemical?Society，2004，151(10)：A1755-A1761等文獻(xiàn)中，人們研究采用價(jià)格便宜的Al₂O₃包覆尖晶石型LiMn₂O₄正極材料，雖然包覆材料的高溫性能具有一定程度的提高，但尚不能滿足人們對(duì)該材料的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合金屬氧化物包覆尖晶石型LiMn₂O₄正極材料及制備方法。

該復(fù)合金屬氧化物包覆尖晶石型LiMn₂O₄鋰離子電池正極材料中，復(fù)合金屬氧化物均勻包覆在尖晶石型LiMn₂O₄表面，復(fù)合金屬氧化物中的一種金屬元素為Al，其質(zhì)量為LiMn₂O₄質(zhì)量的0.02％～0.92％，另一金屬元素為過渡金屬Co或Zn中的一種，其質(zhì)量為LiMn₂O₄質(zhì)量的0.2％～4.0％。

該復(fù)合金屬氧化物包覆尖晶石型LiMn₂O₄正極材料的制備方法是：將鋁、過渡金屬鈷或鋅的混合鹽溶液及LiOH堿溶液滴加入LiMn₂O₄的懸濁液中，在LiMn₂O₄表面形成水滑石前驅(qū)體層，然后通過焙燒獲得復(fù)合金屬氧化物包覆的LiMn₂O₄正極材料。

具體工藝步驟為：