[發明專利]用于鋰電池正極活性材料的鋰錳復合氧化物及其制備方法

無效

• 申請號: 201010188249.1
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101859888A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 楊曉晶;李玉梅;林雙妹
• 申請（專利權）人: 北京師范大學;北京師大科技園科技發展有限責任公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李玉秋;馮瓊

技術領域

本發明涉及無機非金屬材料領域，具體涉及一種用于鋰電池正極活性材料的鋰錳復合氧化物及其制備方法。

背景技術

鋰電池首先由Sony公司在二十世紀九十年代研制成功并實現商品化，已經被廣泛應用于便攜式電子設備中，目前正在研究其應用于電動汽車、混合動力汽車等領域。作為一種新型的綠色能源電池，鋰電池有希望取代鎳氫電池和和鎳鎘電池，關于鋰電池的研究工作已經成為國際上一系列科技發展規劃的熱點之一。

影響鋰電池性能的關鍵因素之一是鋰電池正極材料的活性，目前常用的鋰電池正極活性材料有LiCoO₂、LiNiO₂、Ni-Co-Mn等三元素鋰氧材料，上述幾種正極材料具有較高的容量，例如LiCoO₂單位重量容量可以達到140-150mAh/g。但上述幾種材料也有不可避免的缺陷，如熱穩定性差，因此存在嚴重的安全隱患；而且，上述正極材料還需要使用價格昂貴且具有毒性的Co和Ni等元素，因此使用受到一定限制。目前，尋找高能量、循環性能穩定、安全性高、無污染、成本低的鋰電池正極材料是鋰電池正極材料的一個重要研究方向。

研究表明，鋰錳氧化物(LMOs)用于鋰電池正極活性材料時具有熱穩定性好和安全性能高的優點；而且，由于鋰錳氧化物使用資源豐富、成本低廉、無毒的錳元素來代替Ni和Co等元素，因此有希望成為最有前途的鋰電池正極材料。在現有技術中，已經公開了多種用于鋰電池正極材料的鋰錳氧化物。在已知的鋰錳氧正極材料中，尖晶石Li₄Mn₅O₁₂具有較高的理論容量(163mAh/g)，但熱穩定性較差；而巖鹽相Li₂MnO₃則具有很好的熱穩定性。因此，目前研制的鋰錳氧化物用于鋰電池正極材料時，要么熱穩定差、要么電池容量低，難以同時滿足高容量和熱穩定性好的要求。

考慮到現有技術存在如上的缺點，需要提供一種用于鋰電池正極活性材料的鋰錳復合氧化物，該鋰錳復合氧化物熱穩定性好，具有良好的充放電性能。

發明內容

本發明要解決的問題在于提供一種用于鋰電池正極活性材料的鋰錳復合氧化物，該鋰錳復合氧化物熱穩定性好，具有良好的充放電性能。

為了解決以上技術問題，本發明提供一種用于鋰電池正極活性材料的鋰錳復合氧化物，所述鋰錳復合氧化物由通式Li₄Mn₅O₁₂@Li₂MnO₃(I)表示，通式(I)所示的鋰錳復合氧化物中，Li₄Mn₅O₁₂作為所述鋰錳復合氧化物的核，Li₂MnO₃包覆在所述Li₄Mn₅O₁₂的外面形成外殼。

優選的，所述鋰錳復合氧化物中Li₄Mn₅O₁₂與Li₂MnO₃的摩爾比為10∶1～1∶10。

優選的，所述鋰錳復合氧化物中Li₄Mn₅O₁₂與Li₂MnO₃的摩爾比為5∶1～1∶5。

本發明還提供一種鋰錳復合氧化物的制備方法，包括：

取MnO₂顆粒與鋰鹽混合得到混合物；

加熱所述混合物到350℃～450℃使所述MnO₂顆粒表面MnO₂與所述鋰鹽中的Li⁺發生Li⁺插入反應生成鋰錳復合氧化物，所述鋰錳復合氧化物由通式Li₄Mn₅O₁₂@Li₂MnO₃(I)表示，通式(I)所示的鋰錳復合氧化物中，Li₄Mn₅O₁₂作為所述鋰錳復合氧化物的核，Li₂MnO₃包覆在所述Li₄Mn₅O₁₂的外面形成外殼。

優選的，所述Li⁺插入反應的反應溫度為380℃～420℃。