[發明專利]一種錳酸鋰基鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410029303.6
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103794751A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 李興翠;池田一崇;王劍鋒;陳靜波;許國干;周羅成
• 申請（專利權）人: 南通瑞翔新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/62
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技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料及其制備，尤其涉及一種高密度錳酸鋰基正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著科技的高速發展，鋰離子電池的發展和應用也越來越廣泛，對鋰離子電池的要求要相應地逐步在提高。由于錳酸鋰具備安全性能好、耐過充性能佳、大電流充放電性能優越、環境友好等優點，且錳資源豐富、價格低廉，因此，錳酸鋰成為了動力鋰離子電池的首選材料之一。但是錳酸鋰由于自身存在的缺點，如體積容量低、循環衰減快、高溫性能不佳等，制約了該材料的發展，

鑒于錳酸鋰的發展優勢及其存在的缺點，確有必要提供一種高密度錳酸鋰基正極材料，使其不僅具備容量高，循環性能佳的優點，而且具備高溫性能優越的優點。

發明內容

發明目的：本發明的目的是為了彌補現有技術的不足，提供了一種高密度錳酸鋰基正極材料及其制備方法。

本發明采用的技術方案：

一種高密度錳酸鋰基鋰離子電池正極材料，所述錳酸鋰基鋰離子電池正極材料將大、小不同粒徑的改性的錳酸鋰混合，再經過表面修飾而得錳酸鋰成品。

本發明所述的一種錳酸鋰基鋰離子電池正極材料的制備方法，具體包括如下步驟：

（1）制備D50小于30微米的含有摻雜劑M的錳酸鋰材料A：將錳源物質、鋰源物質和摻雜劑M按照一定比例進行混合，混合方法為干式混合或濕式混合，其中Li、Mn的摩爾比為0.46～0.65，摻雜劑M的摻量為物質A的0.01～10?wt%；將混合均勻的物料進行燒結，燒結主溫度控制在500℃～1250℃，主溫區燒結時間為5～45?h，整個燒結過程是在空氣或者氧氣氛圍下進行，通氣量控制范圍為2～40m³/h，將燒結后的物料經破碎、粉碎、分級、除鐵、過篩等工藝處理，得到所需的錳酸鋰半成品A。

（2）制備D50小于A的含有摻雜劑M′的錳酸鋰材料B：將錳源物質、鋰源物質和摻雜劑M′按照一定比例進行混合，混合方法為干式混合或濕式混合，其中Li、Mn的摩爾比為0.46～0.65，摻雜劑M′的摻量為物質B的0.01～10?wt%；將混合均勻的物料進行燒結，燒結主溫度控制在550℃～1250℃，主溫區燒結時間為5～45h，整個燒結過程是在空氣或者氧氣氛圍下進行，通氣量控制范圍為2～40m³/h，將燒結后的物料經破碎、粉碎、分級、除鐵、過篩等工藝處理，得到所需的錳酸鋰半成品B。

（3）將兩種物質混合，B的加入量為A物質的質量的1～50wt%，并且混合之后的物質的粒度分布呈現出雙峰粒度分布，混合方式為濕式混合或者干式混合；

（4）將步驟（3）得到的混合均勻的錳酸鋰進行包覆，所用的包覆材料為N，其摻量為錳酸鋰總量的0.01～20wt%，所用的包覆方法為干式包覆、濕式包覆或共沉淀包覆。

（5）將包覆好的錳酸鋰進行燒結，采用分段式多溫區燒結，燒結主溫度控制在400℃～1150℃，主溫度的燒結時間為4～35?h，整個燒結過程是在空氣或者氧氣氛圍下進行，通氣量控制范圍為2～30?m³/h，將燒結后的物料經破碎、粉碎、分散、分級、除鐵、過篩等工藝處理，得到所需的鈷酸鋰成品。

所述步驟步驟（1）和步驟（2）中中錳源物質選自為二氧化錳、四氧化三錳、氫氧化錳或二氧化三錳的一種或者多種的混合物，D50在2～30μm之間。

所述的步驟（1）和步驟（2）中涉及的鋰源物質選自為氫氧化鋰、碳酸鋰、草酸鋰中的一種或多種的混合物。

所述步驟（1）中的摻雜劑M和步驟（2）中的摻雜劑M′均可以選自摻雜陽離子、摻雜陰離子或摻雜陽離子與摻雜陰離子的混合物，摻雜的陽離子為第一過渡元素（Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn）、第二過渡元素（Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd）、堿土元素（Be、Mg、Ca、Sr、Ba）和稀土元素（La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）的氧化物、鹵化物、氫氧化物、金屬有機物、碳酸鹽、堿式碳酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、檸檬酸鹽、水楊酸鹽、乙酸鹽、甲酸鹽或與其他金屬元素的復合氧化物的一種或者多種的混合物，摻雜的陰離子選自元素F、B的金屬化合物的一種或者多種的混合物。