[發明專利]鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰及其制備方法

無效

• 申請號: 201210048827.0
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102544473A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 范廣新;李會聯;張傳祥;戴樹普
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;C01G45/12
• 代理公司: 北京鑫浩聯德專利代理事務所(普通合伙) 11380
• 代理人: 李荷香

1.鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰的制備方法，其特征在于：其制備方法如下：

第一步、前驅體（Mn_1-xM_x)₂O₃的制備：

（1）：將可溶性硫酸錳與硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸鋁、氯化鉻按金屬原子比Mn/M=(1-x)/x的比例，其中Mn為錳，M為Co、Ni、Al和Cr的一種或幾種，x的范圍是0≤x≤0.15，溶于去離子水中，配成總濃度為1～4mol/L的混合溶液，備用；

（2）：以氨水或銨鹽為絡合劑，加入NaOH或KOH配制成摩爾濃度為1~4mol/L的氨堿溶液，備用；?

（3）：先將（2）所述的氨堿溶液和去離子水加入反應釜中，調整反應釜中溶液的PH值為9~12，溶液的體積占反應釜體積的1/6~1/5，再將（1）所述的混合溶液和（2）中所述的氨堿溶液均勻加入到（3）所述的反應釜中，控制反應釜內的溫度為40~70^?oC，PH值為9~12，并對反應釜內的物料攪拌12～24h，經過共沉淀反應、陳化、離心過濾、烘干后得到Mn_1-xM_x(OH)₂粉末顆粒；

（4）：將（3）中獲得的Mn_1-xM_x(OH)₂粉末顆粒在空氣中、300–900℃條件下煅燒2～12h，即得到本發明所需的前驅體（Mn_1-xM_x)₂O₃；

第二步、層狀錳酸鋰的制備：

（1）：將粉末狀的LiOH·H₂O和粉末狀的（Mn_1-xM_x)₂O₃按Li和Mn_1-xM_x的原子比1:1的比例進行混合，備用；

（2）：按固、液體積比1：1~3的比例向（1）中所述的混合粉末中加入去離子水，攪拌成粘稠漿狀物，備用；

（3）：把（2）中的漿狀物置入一帶有開口的容器內，使漿狀物體積占容器體積的1/20~1/4，并通入體積為容器體積2~8倍的惰性氣體，然后將容器密閉，把密閉容器放入恒溫箱中，在50~200℃的恒溫下反應5~20小時，即得到層狀錳酸鋰。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰的制備方法，其特征在于：第一步前驅體（Mn_1-xM_x)₂O₃的制備（1）中x為0≤x≤0.15，當0≤x≤0.05時，制得的層狀錳酸鋰為正交結構，當0.05＜x≤0.15時，制得的層狀錳酸鋰為單斜結構。

3.根據權利要求1所述的鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰的制備方法，其特征在于：第二步層狀錳酸鋰的制備（3）中所述的惰性氣體為氮氣、氬氣的一種或兩種混合氣體。

4.一種如權利要求1的方法制得的鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰，其特征在于：層狀錳酸鋰的通式為：LiMn_1-xM_xO₂，其中M為Ni，Co，Al，Cr的一種或幾種，具有完整的層狀結構，x為0≤x≤0.05時為正交結構，0.05＜x≤0.15時為單斜結構，晶粒尺寸在20~500納米范圍內。

5.根據權利要求4所述的鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰，其特征在于：0≤x≤0.15，當x為0≤x≤0.05時層狀錳酸鋰為正交結構，0.05＜x≤0.15時層狀錳酸鋰為單斜結構。

6.根據權利要求4所述的鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰，其特征在于：使用時首次放電容量可達230mAh/g以上，容量活化循環次數可減小到2-3次。