[發(fā)明專利]一種包覆錳酸鋰復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810651382.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN109037607B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卑鳳利;朱律忠;陳均青;余毛省;陳俊輝;儲(chǔ)海蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/505;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發(fā)明公開了一種包覆錳酸鋰復(fù)合材料的制備方法。所述方法是先調(diào)節(jié)乙二胺四乙酸、二水合乙酸鋰、四水合乙酸鎂和四水合乙酸錳的混合溶液的pH至8±1，加入錳酸鋰，加熱攪拌至溶膠生成后，干燥得到干凝膠，然后將干凝膠在空氣氣氛下，300±50℃預(yù)燒后研磨，再在700±50℃高溫煅燒，得到包覆的錳酸鋰復(fù)合材料。本發(fā)明制備過程簡(jiǎn)單，原料來源廣泛，成本低，有利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明制備的包覆的錳酸鋰復(fù)合材料，作為鋰離子電池正極材料具有優(yōu)良的倍率充放電性能和優(yōu)異的循環(huán)使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種包覆錳酸鋰復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有工作電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境友好、體積小、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)，成功應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、照相機(jī)等便攜式電子設(shè)備的儲(chǔ)能系統(tǒng)。電池性能的提高主要取決于組成電池的電極材料性能的提高，而電極材料的選擇往往決定了鋰離子電池的性能。相對(duì)于負(fù)極而言，正極材料的研究較為滯后，無論是能量密度還是功率密度都比較低，因此，正極材料的研究成了鋰離子電池研究的重點(diǎn)。目前商業(yè)化的鋰離子電池所用的正極材料基本上以LiCoO₂為主，但LiCoO₂生產(chǎn)成本高，價(jià)格昂貴，不利于廣泛應(yīng)用。因此，開發(fā)和生產(chǎn)成本低廉，來源廣泛的尖晶石型錳酸鋰作為鋰離子電池的正極材料具有重要的意義。

尖晶石型LiMn₂O₄原料因其錳礦資源豐富、價(jià)格低廉、極易合成，同時(shí)對(duì)環(huán)境無污染而又具有良好的安全性能等優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為動(dòng)力型鋰離子電池正極材料最理想的正極材料之一，是最有希望取代LiCoO₂成為新一代鋰離子電池的正極材料。但是，目前錳酸鋰正極材料還沒有得到大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，是由于經(jīng)過多次充放電循環(huán)后，LiMn₂O₄正極材料的容量衰減較嚴(yán)重，這成為該材料發(fā)展的主要限制因素。因此，改善尖晶石型錳酸鋰正極材料的電化學(xué)性能才能使其得到更廣泛的應(yīng)用。

目前，對(duì)LiMn₂O₄正極材料的改性主要途徑有體相摻雜和表面修飾。表面包覆主要是在錳酸鋰顆粒表面包覆一層阻隔物，有效減少錳酸鋰顆粒與電解液的接觸，從而減少錳的溶解以及電解液的分解，提高錳酸鋰的循環(huán)穩(wěn)定性。D.Arumugam等人研究了CeO₂包覆層對(duì)LiMn₂O₄性能的改進(jìn)，其降低了材料的界面阻抗和電子傳輸阻抗，提高了電池的高溫性能和倍率性能，但整體放電容量不高，在電流密度為0.5C下循環(huán)后容量?jī)H在120mAh/g左右(Arumugam D,Paruthimal Kalaignan G.Synthesis and electrochemicalcharacterization of nano-CeO₂-coated nanostructure LiMn₂O₄cathode materialsfor rechargeable lithium batteries[J].Electrochimica Acta,2010)。H.S,ahan等人對(duì)LiMn₂O₄采用Cr₂O₃作為包覆層進(jìn)行表面修飾，包覆后的正極材料循環(huán)穩(wěn)定性得到了較好的改善，但其反應(yīng)要求較高，需在800℃高溫下反應(yīng)(H.S,ahan et al.Effect of theCr₂O₃coating on electro-chemical properties of spinel LiMn₂O₄as a cathodematerial for lithium battery applications[J].Solid State Ionics,2010)。

發(fā)明內(nèi)容