[發(fā)明專利]鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210164080.5
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102709542A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫琦;張連君;孫慧英
• 申請（專利權(quán)）人: 青島乾運高科新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法。

背景技術(shù)

鋰錳氧化物因錳資源豐富、價格低廉、環(huán)境友好和安全性高等特點被公認(rèn)為是用于電動汽車或混合電動汽車電源最有前途的鋰離子二次電池正極材料之一。鋰錳氧化物作為鋰離子二次電池正極材料的最大缺點是容量衰減較為嚴(yán)重，其容量衰減的主要原因是：在充放電過程中出現(xiàn)Jahn-Teller效應(yīng)，Mn在電解液中溶解以及結(jié)構(gòu)中存在的氧缺陷。

目前，通過摻雜陰、陽離子來穩(wěn)定尖晶石結(jié)構(gòu)并改善其電化學(xué)性能已有大量的研究，但對材料自身結(jié)構(gòu)缺陷的相關(guān)研究卻很少。為了更深入了解氧缺陷對材料性能的影響，以及如何修復(fù)這種缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠修復(fù)材料中氧缺陷、降低容量衰減、提高材料電化學(xué)性能的鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法，包括以下步驟：

(1)、以碳酸鋰和電解二氧化錳為主要反應(yīng)物質(zhì)，摻雜氫氧化鋁；

(2)、按照配比稱量各反應(yīng)物，放入臥式球磨罐中粗混；

(3)、將粗混后的物料放入自動造粒機(jī)中細(xì)混，細(xì)混結(jié)束后直接在造粒機(jī)中進(jìn)行造粒；

(4)、將造粒物料放入烘箱中干燥，待干燥完成后放入氣氛爐進(jìn)行一次煅燒；

(5)、將一次煅燒后的物料解碎，進(jìn)行鋰的補(bǔ)充后，二次煅燒。

上述的鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法各反應(yīng)物質(zhì)量配比為728∶101∶3192。

上述的鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法，進(jìn)行組混的時間為0.5h，細(xì)混為20min。

上述的鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法，造粒是用5％或3％的聚乙烯醇(PVA)作粘合劑，物料中水分含量10％-20％，干燥溫度為150℃。

上述的鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法，進(jìn)行二次煅燒，一次煅燒是指1h從室溫升溫至350℃，在該溫度下保溫4h，再1h升至950℃保溫5h，然后2h降至650℃保溫15h，最后自然降溫；二次煅燒是2h升至650℃保溫26h自然降溫。

本發(fā)明鋰離子正極材料尖晶石型錳酸鋰制備過程中氧缺陷的修復(fù)方法的優(yōu)點是：發(fā)明對材料在燒結(jié)之前進(jìn)行了造粒處理，

附圖說明

圖1為尖晶石結(jié)構(gòu)錳酸鋰的SEM圖；

圖2為尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰的XRD圖；

圖3為尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰電池循環(huán)特性曲線圖；

圖4為尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰的首次充放電曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明；

實施例1：

(1)稱量693g碳酸鋰101g氫氧化鋁3192g電解二氧化錳放入臥式球磨罐中粗混30min。

(2)篩除鋯球，放入自動造粒機(jī)中細(xì)混20min。

(3)細(xì)混結(jié)束后直接在造粒機(jī)中加入5％PVA進(jìn)行造粒，物料中水分含量13％。

(4)待造粒物料干燥后倒入料缽放入氣氛爐中一次煅燒。

(5)一次燒結(jié)完成后將顆粒解碎，加入碳酸鋰35g，混合均勻進(jìn)行二次煅燒，得最終粉體產(chǎn)物。

(6)將粉體做XRD、SEM及電性能分析測試，結(jié)果如圖1-圖4所示。

實施例2：

(1)稱量693g碳酸鋰101g氫氧化鋁3192g電解二氧化錳放入臥式球磨罐中粗混30min。

(2)篩除鋯球，放入自動造粒機(jī)中細(xì)混20min。

(3)細(xì)混結(jié)束后直接在造粒機(jī)中加入3％PVA進(jìn)行造粒，物料中水分含量16％。

(4)待造粒物料干燥后倒入料缽放入氣氛爐中一次煅燒。

(5)一次燒結(jié)完成后將顆粒解碎，加入碳酸鋰35g，混合均勻進(jìn)行二次煅燒，得最終粉體產(chǎn)物。

(6)將產(chǎn)物做測試。

實施例3：

(1)稱量728g碳酸鋰101g氫氧化鋁3192g電解二氧化錳放入臥式球磨罐中粗混30min。

(2)篩除鋯球，放入自動造粒機(jī)中細(xì)混20min。

(3)細(xì)混結(jié)束后直接在造粒機(jī)中加入5％PVA進(jìn)行造粒，物料中水分含量13％。

(4)待造粒物料干燥后倒入料缽放入氣氛爐中一次煅燒。