[發明專利]一種動力型尖晶石錳酸鋰正極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010142538.8
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101807682A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 商士波;賽喜雅勒圖;李安
• 申請（專利權）人: 曲阜毅威能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

技術領域

本發明涉及一種動力型尖晶石錳酸鋰正極材料及其制備方法，屬于電化 學電源材料制備技術領域。

背景技術

近年來，鋰離子電池的應用前景越來越廣闊，數碼產品、電動工具、電 動自行車、電動汽車等產品的能源逐漸都被鋰離子電池所取代。由此，對鋰 離子電池的要求也越來越高，由此對鋰離子電池正極材料的要求也越來越高。 錳酸鋰材料作為鋰離子電池正極材料的一種，具有資源儲量豐富、無污染、 放電安全性能好、高電壓、低成本、循環壽命長等優點，符合目前市場對電 池安全性、使用壽命及生產成本的要求。但是體積比容量低、循環性能較差、 高溫循環衰減快是制約錳酸鋰材料大規模應用于鋰離子動力電池的障礙。

發明內容

本發明的目的是提供一種動力型尖晶石錳酸鋰正極材料及其制備方法， 該方法工藝簡單，生產成本低，生產控制簡便，易于大規模工業化生產。而 且能夠提高錳酸鋰材料的體積比能量，提高鋰離子電池的循環使用壽命，改 善鋰離子電池在高溫循環性能，同時具備非常好的倍率放電性能。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種動力型尖晶石錳酸鋰 正極材料，其特征是，它通過摻雜和包覆的方法提高尖晶石錳酸鋰材料的循 環性能，所述動力型尖晶石錳酸鋰為摻雜金屬元素Nb、金屬元素Al和元素 M的錳酸鋰Li_aMn_2-x-y-zNb_xAl_yM_zO₄，其中，元素M選自Ca、Ti、V、Cu、Zr、 La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一種 或幾種，0.90≤a≤1.20，0＜x≤0.05，0＜y≤0.05，0＜z≤0.05；所述動力型尖晶石 錳酸鋰Li_aMn_2-x-y-zNb_xAl_yM_zO₄的表面具有一層包覆層，所述包覆層為鎳鋰復 合氧化物、鈷鋰復合氧化物、鈣鋰復合氧化物、鎂鋰復合氧化物、硼鋰復合 氧化物中的一種或幾種，所述包覆層與動力型尖晶石錳酸鋰 Li_aMn_2-x-y-zNb_xAl_yM_zO₄的摩爾比n為：0＜n≤0.05。

本發明還公開了上述動力型尖晶石錳酸鋰正極材料的制備方法，所述方 法包括以下步驟：

(1)將鋰源化合物進行球磨、過篩；

(2)將錳源化合物進行球磨或氣流粉碎，通過過篩或氣流分級得到待使用 的錳源化合物；

(3)稱取步驟(2)得到的錳源化合物，按Li元素與Mn元素的摩爾比為0.45～ 0.60的比例稱取步驟(1)得到的鋰源化合物，按Nb元素與Mn元素的摩爾比大 于零小于0.05的比例稱取鈮源化合物，按Al元素與Mn元素的摩爾比大于零 小于0.05的比例稱取鋁源化合物，按M元素與Mn元素的摩爾比大于零小于 0.05的比例稱取M源化合物，在斜式混料機、錐形螺旋混料機或振動式混料 機中進行球磨混合；

(4)將步驟(3)制得的混合物在550～900℃溫度下進入推板式電阻爐或隧道 式電阻爐或管道式電阻爐中煅燒2～20h，按照1～6m³/h的流量在煅燒的時候 通入空氣或氧氣，然后冷卻至室溫后取出；

(5)研磨、過篩步驟(4)的產物，制得材料初步產物；

(6)按照與初步產物的摩爾比為0.001～0.05的比例稱取包覆材料，與步驟 (5)制得的初步產物在斜式混料機、錐形螺旋混料機或振動式混料機中進行球 磨混合；

(7)將步驟(6)的產物在750～950℃溫度下進入推板式電阻爐或隧道式電阻 爐或管道式電阻爐中煅燒2～20h，然后冷卻至室溫后取出；

(8)將步驟(7)的產物研磨、分級，得到本發明公開的動力型尖晶石錳酸鋰 正極材料。

本發明所述步驟(1)、(2)、(3)、(6)球磨以氧化鋯球、氧化鋁球、鐵芯或鋁 芯的聚氨酯球為球磨介質進行球磨，球磨時間為1～5h。