[發(fā)明專利]一種制備鋰離子電池正極材料鋰錳尖晶石氧化物的方法

無效

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• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103840147A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭天順;劉國奇;馬強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣饒格林新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
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• 代理人: 暫無信息

1.一種鋰離子電池正極材料鋰錳尖晶石氧化物，其特征在于：屬于錳酸鋰系正極材料，可用化學(xué)式Li_aN_bMn_2-bO₄/M表示，其中1≤a≤1.2，0≤b≤0.1，N為摻雜元素，M為包覆元素。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于：完全采用干法工藝，并通過摻雜和包覆手段對材料進(jìn)行改性，其中摻雜元素N為Mg、Al、Ti、Cr、Ni、Zr、La、Nb等元素中的一種或幾種，包覆元素M為Li、B、C、Al、Si、Ti、Co、Zr等元素中的一種或幾種。

3.一種制備鋰離子電池正極材料鋰錳尖晶石氧化物的方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)化學(xué)式中的化學(xué)計量比，分別稱取鋰的化合物和錳的化合物作為高溫固相反應(yīng)的鋰源和錳源；

(2)采用可以同時給材料施加機(jī)械能和熱能的設(shè)備對錳源進(jìn)行改性；

(3)將鋰源、錳源、摻雜化合物裝入球磨機(jī)中，并同時加入一定比例的研磨介質(zhì)，干法球磨1-10小時；

(4)將步驟(3)得到的混合物裝入剛玉坩堝或匣缽中，適當(dāng)壓實(shí)，并置于高溫窯爐中，在空氣氣氛下，以1-5℃/分鐘的升溫速率加熱至500-900℃，恒溫5-15小時，自然冷卻至室溫，粉碎，篩分，得到一次燒結(jié)物；

(5)將一次燒結(jié)物、包覆化合物裝入球磨機(jī)中，并同時加入一定比例的研磨介質(zhì)，干法球磨1-10小時；

(6)將步驟(5)得到的混合物裝入剛玉坩堝或匣缽中，輕微壓實(shí)，并置于高溫窯爐中，在空氣氣氛下，以3-5℃/分鐘的升溫速率加熱至800-1200℃，恒溫4-12小時，然后隨爐冷卻至400-800℃，保溫1-24小時，以1-5℃/分鐘的降溫速率冷卻至室溫，粉碎，篩分，得到二次燒結(jié)物；

(7)將符合粒度要求的二次燒結(jié)物置于融合機(jī)中，以500-800rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行融合處理，處理時間為0.5-5小時，過篩，得到最終產(chǎn)品。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(1)中所述的鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、草酸鋰中的一種或幾種，粒徑D50為1-3微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(1)中所述的錳源為電解二氧化錳、化學(xué)二氧化錳、四氧化三錳、三氧化二錳中的一種或幾種，對錳源進(jìn)行改性處理的設(shè)備為帶有加熱功能的球磨機(jī)、噴磨機(jī)、離心磨機(jī)等機(jī)械設(shè)備。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(3)中所述的摻雜元素為Mg、Al、Ti、Cr、Ni、Zr、La、Nb等元素中的一種或幾種，所述摻雜元素的化合物為氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、乙酸鹽中的一種或幾種。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(3)中所述的研磨介質(zhì)為氧化鋯球、瑪瑙球、聚氨酯球、氧化鋁球中的一種，研磨球料比控制在1∶1到10∶1之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(5)中所述的包覆元素為Li、B、C、Al、Si、Ti、Co、Zr等元素中的一種或幾種，所述包覆元素的化合物為氧化物、氫氧化物、含氧酸、含氧酸酯、有機(jī)化合物中的一種或幾種。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(7)中所述的符合粒度要求的二次燒結(jié)物，其粒徑為5-25微米，為長徑8-25微米、短徑5-22微米的近似球形。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：步驟(7)中所述的融合處理，是將符合粒度要求的二次燒結(jié)物置于狹小空隙中，進(jìn)行摩擦滾動，使其中的小顆粒嵌入到大顆粒中，可以有效提高材料的振實(shí)密度和改善材料的加工性能。