[發明專利]一種超高克比容量球形錳酸鋰的制備方法

在審

• 申請號: 201710533668.6
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107482212A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 張學紅;丁現亮;劉琦;楊忠彬;和明莉;常秀榮
• 申請（專利權）人: 新鄉市中天新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙)41139
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料的合成技術領域，具體涉及一種超高克比容量球形錳酸鋰的制備方法。

背景技術

能源、信息與環境構成了21世紀科學技術發展的三大主題。自人類文明至今，能源就與人類社會的生存與發展息息相關。世界各國想要實現可持續發展的目標就必須發展新能源技術，同時加強保護自然資源和環境。隨著科學技術的進步，鋰離子電池逐漸在動力、儲能、通訊電子等電池領域得到廣泛應用。

正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，占到鋰離子電池成本的40%左右，也是決定鋰離子電池性能的關鍵因素。正極材料是制約鋰離子電池能量密度高低的關鍵因素，同時正極材料很大程度上決定了鋰離子電池性能的好壞及其成本的高低，在鋰離子電池的發展過程中，正極材料成為制約其大規模推廣應用的瓶頸，因而制得性能優良、價格低廉的正極材料是鋰離子電池商業化過程中的關鍵性因素。

錳酸鋰是目前應用非常廣泛的鋰離子電池正極材料，它具有較高的電壓平臺、較高的安全性能和低廉的價格，尤其是在大容量動力電池領域具有廣闊的應用前景。相比于鈷酸鋰等傳統正極材料，錳酸鋰具有資源豐富、成本低廉、環境友好、安全性好和倍率性能好等優點，是理想的動力電池正極材料。

目前國內錳酸鋰生產廠家生產的容量型錳酸鋰的克比容量大都集中在105-115mAh/g，雖然取得了較好的使用效果，但是其比容量有待進一步提高。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種工藝簡單且成本低廉的超高克比容量球形錳酸鋰的制備方法。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種超高克比容量球形錳酸鋰的制備方法，其特征在于采用復合錳氧化合物作為錳源，該復合錳氧化合物由以下重量百分配比的組分組成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 60%-80%和MnO₂ 10%-30%。

進一步優選，所述的復合錳氧化合物由以下重量百分配比的組分組成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 70%和MnO₂ 20%。

本發明所述的超高克比容量球形錳酸鋰的制備方法，其特征在于具體步驟為：采用復合錳氧化合物和電池級碳酸鋰作為主原料，并加入氧化鋁、氧化鑭、納米二氧化鈦或氧化鎂中的一種或多種作為添加劑，鋰錳配料摩爾比為0.52-0.60，添加劑對應成品含量為0.1%-1%，將主原料與添加劑在斜式混料機中混合均勻，再將混合均勻的物料于750-850℃預燒結15-20小時，及時收料并在濕度小于40%的除濕間進行破碎，再進行粉碎處理，將粉碎后的物料水洗后干燥，然后于650-750℃燒結10-15小時，最后均化過篩得到超高克比容量球形錳酸鋰。

本發明制得的錳酸鋰材料顆粒均呈球形或類球形，粒度呈正態分布，加工性能優越，具有超高的克比容量，1C克容量可達124mAh/g以上，在具備超高克比容量的同時兼顧優越的循環性能，1C循環可達1000次以上。

附圖說明

圖1是本發明實施例1制得的錳酸鋰的指標參數圖；

圖2是本發明實施例1制得的錳酸鋰的粒度分析圖；

圖3是本發明實施例1制得的錳酸鋰的掃描電鏡圖；

圖4是本發明實施例2制得的錳酸鋰的掃描電鏡圖；

圖5是本發明實施例1制得的錳酸鋰制作1500mAh軟包鋰離子電池測試性能曲線。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明的上述內容做詳細說明。

實施例1

采用復合錳氧化合物和電池級碳酸鋰作為主原料，并加入氧化鋁作為添加劑，鋰錳配料摩爾比為0.54，添加劑對應成品含量為1%，復合錳氧化合物由以下重量百分配比的組分組成：MnO 5%、Mn₂O₃ 5%、Mn₃O₄ 70%和MnO₂ 20%，將主原料與添加劑在斜式混料機中混合均勻，再將混合均勻的物料于850℃預燒結15小時，及時收料并在濕度小于40%的除濕間進行破碎，再進行粉碎處理，將粉碎后的物料水洗后干燥，然后于650℃燒結15小時，最后均化過篩得到超高克比容量球形錳酸鋰。

將制得的超高克比容量球形錳酸鋰用于制作1500mAh軟包鋰離子電池，其電化學性能如下表所示：