[發明專利]多孔錳酸鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010632049.4
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111924882A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 郝偉;于鯤鵬
• 申請（專利權）人: 山東科源新材料有限公司
• 主分類號: C01G45/12
• 分類號: C01G45/12;H01M4/485;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 趙真真

本發明涉及一種多孔錳酸鋰正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池技術領域。本發明所述的多孔錳酸鋰正極材料，具有錳酸鋰的立方正尖晶石結構，化學式為LiMn_2?xM_xO₄，其中，M為Al、Mg或Nb中的一種元素或者多種元素的組合，x為0.03～0.09。所述的的制備方法包括以下步驟：將Mn源、Li₂CO₃、M按照Li：Mn：M＝1.04～1.08：1.93～1.95：0.05～0.07的摩爾比混合均勻，然后在高溫下燒成，自然降溫，然后過篩。本發明所述的多孔錳酸鋰正極材料，其電芯具有優異的倍率性能，完全滿足各種電動工具對鋰離子電池正極材料的需求；本發明同時提供了簡單易行的制備方法，利于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種多孔錳酸鋰正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池技術領域。

背景技術

20世紀80年代初期，美國學者J.B.Goodenough等人首次發現了鈷酸鋰(LiCoO₂)，鎳酸鋰(LiNiO₂)和錳酸鋰(LiMn₂O₄)可以作為脫嵌鋰離子的材料，并申請了相關的專利。

錳元素對比鈷元素和鎳元素具有重要的資源優勢，更容易在電動汽車、電動工具等領域普及使用，且其制備工藝較鈷酸鋰和鎳酸鋰簡單的多，具有遠大的前景。但是傳統錳酸鋰的倍率性能較鎳鈷錳酸鋰差很多，在單獨使用或者與鎳鈷錳酸鋰混合使用時，電芯的倍率性能均較差，嚴重影響了錳酸鋰細分市場的擴大。

發明內容

本發明的目的是提供一種多孔錳酸鋰正極材料，其電芯具有優異的倍率性能，完全滿足各種電動工具對鋰離子電池正極材料的需求；本發明同時提供了簡單易行的制備方法，利于工業化生產。

本發明所述的多孔錳酸鋰正極材料，具有錳酸鋰的立方正尖晶石結構，化學式為LiMn_2-xM_xO₄，其中，M為Al、Mg或Nb中的一種元素或者多種元素的組合，x為0.03～0.09。

優選的，M為Al或Nb中的一種元素或者兩種。

優選的，x為0.05～0.07。

所述的多孔錳酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：將Mn源、Li₂CO₃、M按照Li：Mn：M＝1.04～1.08：1.93～1.95：0.05～0.07的摩爾比混合均勻，然后在高溫下燒成，在箱式爐中，在氧氣氣氛下保持5-10MPa的壓力，在750-850℃保持15-20小時；燒成后，箱式爐爐體保持氧氣壓力自然降溫，直至500℃以下時停止保持壓力，在300℃以下時開爐自然降溫至常溫，然后過篩，即得所述的多孔錳酸鋰正極材料。

本發明中加入M的主要作用是穩定錳酸鋰尖晶石結構；通過采用在燒結工序采用氧氣氛正壓的方式，保持5-10MPa的壓力是為了增多增長錳酸鋰顆粒內部的孔隙，大大增加與電解液的接觸面積，使電芯具有優異的倍率性能。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明制備的多孔錳酸鋰正極材料，不僅其電芯具有優異的倍率性能，而且具有很高的能量密度，完全滿各種電動工具對鋰離子電池正極材料的需求；

(2)本發明所述的多孔錳酸鋰正極材料的制備方法，簡單易行，科學合理，利于工業化生產。

附圖說明

圖1是實施例1中制備的多孔錳酸鋰正極材料顆粒內部的掃描電子顯微鏡圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但其并不限制本發明的實施。

實施例1