[發明專利]一種鎂摻雜制備高性能錳酸鋰正極材料的方法

在審

• 申請號: 201811289139.7
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109411744A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 向明武;郭俊明;于月;劉曉芳;白瑋;蘇長偉
• 申請（專利權）人: 云南民族大學
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鎂摻雜制備高性能錳酸鋰正極材料的方法，分別以碳酸鋰、碳酸錳和醋酸鎂為鋰源、錳源和鎂摻雜劑，按照化學計量比Li: Mn: Mg =1: (2-x): x（x=0.02-0.10）配比原料，添加反應原料總質量的5 wt.%檸檬酸為燃料。其特征在于該方法的具體步驟如下：

（1）制備鎂摻雜劑分散液

按照化學計量比Li: Mn: Mg=1: (2-x) : x（x=0.02-0.10）稱量固體醋酸鎂，然后以克計醋酸鎂的質量，以毫升計去離子水的體積，按照質量與體積比為1:5-10，將醋酸鎂添加到去離子水中，使醋酸鎂完全溶解，得到均勻的鎂摻雜劑分散液。

（2）制備燃料劑分散液

按照以克計檸檬酸和以毫升計去離子水的比為1: 1-5，將檸檬酸燃料加到去離子水中，充分溶解得到一種均勻的燃料劑分散液。

（3）混合

按照化學計量比Li: Mn =1: (2-x)（x=0.02-0.10）稱量固體碳酸鋰和碳酸錳置于燒杯中，然后按照化學計量比Li: Mn: Mg=1: (2-x) : x（x=0.02-0.10），準確加入步驟（1）所得并以毫升計的鎂摻雜劑分散液，再準確加入步驟（2）所得以毫升計的檸檬酸燃料劑分散液，最后機械攪拌一定時間得到一種均勻混合物漿料。

（4）制備產物

將所得到的均勻混合物漿料移入瓷坩堝中，然后將裝有混合物漿料的瓷坩堝直接放入預設溫度為500 ℃馬弗爐，在空氣氣氛中發生燃燒反應1 h，取出自然冷卻，得到黑色燃燒產物。然后，把焙燒產物研磨后放入預設溫度為650 ℃馬弗爐，在空氣氣氛中焙燒6 h，取出在空氣中自然冷卻、研磨后得到產物LiMg_xMn_2-xO₄（x=0.02-0.10）正極材料粉末。

2.根據權利要求1所述的合成方法，其特征在于所述加入以毫升計的檸檬酸燃料劑分散液的體積中需含有原料總質量5 wt.%檸檬酸。

3.根據權利要求1所述的合成方法，其特征在于所述機械攪拌時間為1-2 h。

4.根據權利要求1所述的合成方法，其特征在于所述均勻混合物漿料不需要干燥，直接在瓷坩堝中加熱直至發生燃燒反應。

5.根據權利要求1-4中任一項權利要求所述制備方法合成得到的材料為LiMg_xMn_2-xO₄（x=0.02-0.10）正極材料。

6.根據權利要求5所述的LiMg_xMn_2-xO₄（x=0.02-0.10）正極材料，其特征在于具有尖晶石型結構，空間點群為Fd3m，顆粒尺寸分布為200-300 nm。

7.根據權利要求6所述的LiMg_xMn_2-xO₄（x=0.02-0.10）正極材料，其特征在于在1 C倍率和室溫條件具有下述電性能：

當鎂摻雜量為x=0.08和x=0.10，其首次放電比容量分別為119.6和101.0 mAh·g^-1；第1000次放電比容量分別為73.5和74.1 mAh·g^-1。