[發明專利]一種高倍率鎳鎂復合摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法在審

申請號：	201811289137.8	申請日：	2018-10-31
公開（公告）號：	CN109411731A	公開（公告）日：	2019-03-01
發明（設計）人：	郭俊明;于月;向明武;白紅麗;蘇長偉;劉曉芳;段開嬌	申請（專利權）人：	云南民族大學
主分類號：	H01M4/36	分類號：	H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	650504 云南***	國省代碼：	云南;53
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摘要：
搜索關鍵詞：	制備鎳鎂尖晶石型錳酸鋰正極材料復合摻雜燃燒反應研磨分散液高倍率共摻雜馬弗爐放入漿料冷卻取出錳酸鋰正極材料機械攪拌混合焙燒電化學性能倍率性能合成產物機械攪拌空氣氣氛直接加熱摻雜劑瓷坩鍋水混合固液預設合成燃料
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【說明書】：

本發明涉及一種高倍率鎳鎂復合摻雜尖晶石型錳酸鋰LiNi_xMg_0.08Mn_1.92?xO₄（x=0.03?0.15）正極材料的制備方法。具體方法是制備摻雜劑分散液、制備燃料劑分散液、混合和合成產物等步驟，機械攪拌均勻后得到反應混合物漿料，然后置于瓷坩鍋中，再放入預設溫度為500℃的馬弗爐中，在空氣氣氛中燃燒反應1 h，取出在空氣中冷卻，研磨后放入650℃馬弗爐中焙燒6 h，取出在空氣中冷卻、研磨后得到鎳鎂共摻雜尖晶石型錳酸鋰正極材料。本發明合成的鎳鎂共摻雜尖晶石型錳酸鋰正極材料的倍率性能明顯優于其它方法制備的LiMg_0.08Mn_1.92O₄材料。本發明采用固液水混合體系，機械攪拌混合時間短，反應混合物漿料不需要干燥，直接加熱進行燃燒反應，制備方法簡單、快速，并且電化學性能優異。

技術領域

本發明涉及一種高倍率鎳鎂復合摻雜錳酸鋰正極材料和所述鎳鎂共摻雜錳酸鋰LiNi_xMg_0.08Mn_1.92-xO₄材料的制備方法，屬于鋰離子電池正極材料技術領域。

背景技術

鋰離子電池 (LIB)廣泛用于電動和混合動力電動汽車 (EV / HEV)，還用于儲能系統 (ESS)。具有三維晶體結構的尖晶石型LiMn₂O₄以其比容量高、成本低、環境友好和無記憶效應等優點受到了廣泛的關注。然而尖晶石型LiMn₂O₄存在Jahn-Teller效應，導致在充放電循環過程中容量快速衰減，尤其在高溫條件下(≧55℃)，從而制約其發展。目前，為解決尖晶石型LiMn₂O₄容量衰減的研究主要集中在包覆和元素摻雜。陽離子摻雜主要集中在摻雜小含量的過渡金屬元素，比如Fe、Al、Mg、Ni、Cu、Co等。結果表明，摻雜合適的陽離子取代Mn³⁺，可以抑制Jahn-Teller效應，提高材料的結構穩定性。但是，Mn³⁺的含量減小會使初始放電比容量降低，并且還會存在一定的Jahn-Teller效應。因此，本發明通過摻雜鎳和鎂離子，在抑制Jahn-Teller效應的基礎上，利用鎳和鎂離子的協同作用來提高材料的結構穩定性，改善其電化學性能。例如 Xiang M W等人，題目“Rapid synthesis of high-cyclingperformance LiMg_xMn_2-xO₄(x≤0.20) cathode materials by a low-temperaturesolid-state combustion method”，《Electrochemica Acta》，2014，125：524-529；Zhao HY等人，題目“A simple and mass production preferred solid-state procedure toprepare the LiSi_xMg_xMn_2-2xO₄ (0≤x≤0.10) with enhanced cycling stability andrate capability”，《Journal of Alloys and Compounds》，2016，671：304-311；Zhang H等人，題目“Structure and performance of dual-doped LiMn₂O₄ cathode materialsprepared via microwave synthesis method”，《Electrochemica Acta》，2014，125：225-231；Chen M F等人，題目“Ni, Mo co-doped lithium manganate with significantlyenhanced discharge capacity and cycling stability”，《Electrochemica Acta》，2016，206：356-365；Zhao H Y等人，題目“Enhanced Cycling Stability of LiCu_xMn_1.95-_xSi_0.05O₄ Cathode Material Obtained by Solid-State Method”，《Materials》，2018，11:1302。