[發明專利]一種高性能錳酸鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201410554690.5
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104466114A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 徐茂龍;黃紅如
• 申請（專利權）人: 惠州龍為科技有限公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/505
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 章蘭芳

技術領域

本發明涉及鋰電池正極材料，尤其涉及一種高性能錳酸鋰正極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池是二十世紀末發展起來的一種新型的綠色環保電池。正極材料的設計與選材對鋰離子電池的發展尤為重要。由于Mn資源在自然界中豐富，LiMn₂O₄的尖晶石相結構又相對穩定，制備簡單，且對環境友好，因此，制備性能優良的錳酸鋰正極材料，對于鋰離子電池的進一步商業化有著重要的意義，目前通過現有技術已經合成出具有穩定的尖晶石結構的LiMn₂O₄正極材料，該LiMn₂O₄正極材料不僅具有高的比容量，而且具有較好的循環穩定性，材料在儲能型鋰電池、動力型儲能鋰電池、筆記本電腦、電動汽車、無線電話、導彈點火系統等方面得到廣泛的應用。然而對于現有技術合成的LiMn₂O₄正極材料而言尚且存在一些缺陷(比如循環性能較差、高溫儲存性能較差等)需進一步改善。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足而提供一種高性能錳酸鋰正極材料的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案為：

一種高性能錳酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將錳源、鋰源和摻雜添加劑M按照通式LiM_xMn_(2-x)O₄(x＝0-1)的比例進行混合，充分球磨后的混合物進行600-700℃預燒結形成預燒結產物，將所述預燒結產物進行700-800℃的二次燒結、研磨處理形成LiM_xMn_(2-x)O₄(x＝0-1)體相摻雜粉體；

(2)將所述成LiM_xMn_(2-x)O₄(x＝0-1)體相摻雜粉體與石墨烯粉體按比例進行濕法研磨混合均勻，形成石墨烯-LiM_xMn_(2-x)O₄混合粉體；

(3)將所述石墨烯-LiM_xMn_(2-x)O₄混合粉體分散于硝酸鋁溶液中，加入氨水調節溶液pH值，經過沉積、干燥、球磨及熱處理形成前驅物粉體；

(4)對所述前驅物粉體進行二次熱處理，經冷卻、粉碎、分級后得目標產物石墨烯-LiM_xMn_(2-x)O₄正極材料。

進一步地，所述鋰源為碳酸鋰、乙酸鋰、草酸鋰中的一種或多種的混合；所述錳源為碳酸錳、乙酸錳、草酸錳中的一種或多種的混合。

進一步地，步驟(1)中所述摻雜添加劑M為Ni、Al、Ti、Zr、Ge和Sn中的一種或幾種。

進一步地，步驟(2)中LiM_xMn_(2-x)O₄體相摻雜粉體與石墨烯粉體的質量比為10:0.1-1。

進一步地，步驟(3)中熱處理溫度為450℃-600℃。

進一步地，步驟(4)中二次熱處理溫度為750℃-1000℃。

本發明有益效果在于：本發明提供的一種高性能錳酸鋰正極材料的制備方法，通過摻雜和雙重包覆技術提高了尖晶石型LiMn₂O₄正極材料的結構穩定性，減小電極的極化，抑制尖晶石型LiMn₂O₄顆粒表面的Jahn-Teller效應，同時由于添加了具有優良的電化學性能的石墨烯，能更好的傳遞Li⁺離子，利于Li⁺離子的擴散，因此提高了尖晶石型LiMn₂O₄正極材料的循環性能和儲能性能。

附圖說明

圖1為實施例2所合成石墨烯-LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的首次充放電特性曲線；

圖2為實施例2所合成石墨烯-LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料的室溫循環特性曲線；