本发明专利技术公开一种尖晶石型锰酸锂复合正极材料的制备方法。该方法包括以下步骤：⑴将碳酸锂、电解二氧化锰和氢氧化铝充分研磨混合、焙烧形成铝掺杂的锰酸锂粉末；⑵将步骤⑴的铝掺杂的锰酸锂粉末加入硝酸锌溶液中，充分搅拌，形成悬浮液；⑶将步骤⑵的悬浮液在喷雾干燥机中干燥成粉末；(4)将步骤⑶的粉末焙烧，烧结产物即为尖晶石型锰酸锂复合正极材料。本发明专利技术制备方法简单，所制备的锰酸锂复合材料循环寿命长，存储时间长，适用于锂离子电池正极材料；所得产品比容量可达120mAh/g，循环次数≥500。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及。
技术介绍
尖晶石型锰酸锂具有三维隧道结构，锂离子可以可逆地从尖晶石型晶格中脱嵌，不会引起结构的塌陷，因而具有优异的倍率性能和稳定性，其理论比容量可达148mAh/g。尖晶石型锰酸锂资源丰富、成本低、无污染、安全性好，在动力电池领域有广阔的应用前景，但是用做锂离子电池正极材料的锰酸锂存在着循环寿命低，特别是高温条件下循环寿命更低；存储时产生容量衰减，高温条件下更为明显的缺陷。造成尖晶石型锰酸锂容量衰减的主要原因是猛的溶解、John-Teller效应等。为了抑制锰酸锂循环和存储时容量衰减，必须提高锰酸锂晶体结构的稳定性，消除或减缓锰溶解。体相掺杂一些一、二价元素，形成固溶体，可以减小三价锰的含量，降低Jahn-Teller影响；加入Al、Cr等和氧有较强结合力的元素，可以提高尖晶石锰酸锂的结构稳定性，从而提高电极材料的电化学性能。在锰酸锂表面包覆一层抗电解液侵蚀的物质，形成一层只允许Li+自由通过而H+和电解液不能穿透的膜，可以有效地减弱电解液对锰酸锂表面的侵蚀作用，从而抑制表面Mn3+的溶解，达到提高循环性能的效果。通常在锰酸锂的表面包覆金属单质、金属氧化物、氟化物、含锂化合物、有机化合物及一些含氧盐等。
技术实现思路
本专利技术提供一种锂离子电池正极材料尖晶石型锰酸锂的制备方法。其工艺简单，所制备的锰酸锂复合材料循环寿命长，存储时间长，适用于锂离子电池正极材料。本专利技术通过以下技术方案来实现: ，包括以下步骤: (1)将碳酸锂、电解二氧化锰和氢氧化铝充分研磨混合、焙烧形成铝掺杂的锰酸锂粉末； (2)将步骤⑴的铝掺杂的锰酸锂粉末加入硝酸锌溶液中，充分搅拌，形成悬浮液； (3)将步骤⑵的悬浮液在喷雾干燥机中干燥成粉末； (4)将步骤⑶的粉末焙烧，烧结产物即为尖晶石型锰酸锂复合正极材料。上述方法中，采用四步法制备锰酸锂，即研磨混合、焙烧、混合和喷雾干燥、焙烧。上述方法中，步骤(I)中，所述碳酸锂、电解二氧化锰和氢氧化铝之间加入量摩尔比为 I: (4.00 ?4.40): (0.075-0.085)。上述方法中，步骤(I)中，所述焙烧的温度为800?900°C，时间为10?15小时。上述方法中，步骤(2)中，所述硝酸锌溶液中的硝酸锌与铝掺杂的锰酸锂粉末质量比为1: (9?11)。上述方法中，步骤(3)中，所述粉末的含水率不大于3%。上述方法中，步骤(4)中，所述焙烧的温度为500?600°C，时间为4?6小时。与现有技术相比，本专利技术的优势在于: 本专利技术制备方法简单，所制备的锰酸锂复合材料循环寿命长，存储时间长，适用于锂离子电池正极材料；所得产品比容量可达120mAh/g，循环次数> 500。【具体实施方式】为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步地详细说明，但本专利技术要求保护的范围并局限于实施例表示的范围。实施例1 ⑴称取碳酸锂50g、电解二氧化锰235g、氢氧化铝4g (三者摩尔比为I: 4.00: 0.075)，在研磨机上研磨混合10小时，然后在马弗炉高温焙烧，升温速度为50C /分钟，于850°C保温10小时，自然冷却至常温； ⑵称取硝酸锌Ig溶于50mL水中，得到硝酸锌溶液；取1g步骤⑴的得到粉末溶于硝酸锌溶液中，制得悬浮液，在喷雾干燥机上干燥，出口温度设定为105°C，得到含水率为3%的粉末； ⑶将步骤⑵的粉末在马弗炉中高温焙烧，升温速度为5°C /分钟，于500°C保温5小时，自然冷却至常温。按上述实施例制备的锰酸锂复合材料，制备成扣式电池，测得比容量为124mAh/g，循环次数> 500。实施例2 ⑴称取碳酸锂50g、电解二氧化锰245g、氢氧化铝4g (三者摩尔比为I: 4.16: 0.075)，在研磨机上研磨混合10小时，然后在马弗炉高温焙烧，升温速度为50C /分钟，于850°C保温10小时，自然冷却至常温； ⑵称取硝酸锌Ig溶于50mL水中，得到硝酸锌溶液；称取步骤⑴的得到粉末10g，溶于硝酸锌溶液中，制得悬浮液，在喷雾干燥机上干燥，出口温度设定为105°C，得到含水率为3%的粉末； ⑶将步骤⑵的粉末在马弗炉中高温焙烧，升温速度为5°C /分钟，于500°C保温5小时，自然冷却至常温。按上述实施例制备的锰酸锂复合材料，制备成扣式电池，测得比容量为121mAh/g，循环次数> 500。实施例3 ⑴称取碳酸锂50g、电解二氧化锰255g、氢氧化铝4.3g (三者摩尔比为I: 4.33: 0.081)，在研磨机上研磨混合10小时，然后在马弗炉高温焙烧，升温速度为50C /分钟，于850°C保温10小时，自然冷却至常温； ⑵称取硝酸锌Ig溶于50mL水中，得到硝酸锌溶液；称取步骤⑴的得到粉末10g，溶于硝酸锌溶液中，制得悬浮液，在喷雾干燥机上干燥，出口温度设定为105°C，得到含水率为3%的粉末； ⑶将步骤⑵的粉末在马弗炉中高温焙烧，升温速度为5°C /分钟，于500°C保温5小时，自然冷却至常温。按上述实施例制备的锰酸锂复合材料，制备成扣式电池，测得比容量为120mAh/g，循环次数> 500。【主权项】1.，其特征在于，包括以下步骤: (1)将碳酸锂、电解二氧化锰和氢氧化铝充分研磨混合、焙烧形成铝掺杂的锰酸锂粉末； (2)将步骤⑴的铝掺杂的锰酸锂粉末加入硝酸锌溶液中，充分搅拌，形成悬浮液； (3)将步骤⑵的悬浮液在喷雾干燥机中干燥成粉末； (4)将步骤⑶的粉末焙烧，烧结产物即为尖晶石型锰酸锂复合正极材料。2.根据权利要求1所述的尖晶石型锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，采用四步法制备锰酸锂，即研磨混合、焙烧、混合和喷雾干燥、焙烧。3.根据权利要求1所述的尖晶石型锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述碳酸锂、电解二氧化锰和氢氧化铝之间加入量摩尔比为1: (4.00?4.40): (0.075-0.085) ?4.根据权利要求1所述的尖晶石型锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述焙烧的温度为800?900°C，时间为10?15小时。5.根据权利要求1所述的尖晶石型锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硝酸锌溶液中的硝酸锌与铝掺杂的锰酸锂粉末质量比为1: (9?11)。6.根据权利要求1所述的尖晶石型锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述粉末的含水率不大于3%。7.根据权利要求1所述的尖晶石型锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述焙烧的温度为500?600°C，时间为4?6小时。【专利摘要】本专利技术公开。该方法包括以下步骤：⑴将碳酸锂、电解二氧化锰和氢氧化铝充分研磨混合、焙烧形成铝掺杂的锰酸锂粉末；⑵将步骤⑴的铝掺杂的锰酸锂粉末加入硝酸锌溶液中，充分搅拌，形成悬浮液；⑶将步骤⑵的悬浮液在喷雾干燥机中干燥成粉末；(4)将步骤⑶的粉末焙烧，烧结产物即为尖晶石型锰酸锂复合正极材料。本专利技术制备方法简单，所制备的锰酸锂复合材料循环寿命长，存储时间长，适用于锂离子电池正极材料；所得产品比容量可达120mAh/g，循环次数≥500。【IPC分类】H01M4-36, H01M4-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种尖晶石型锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将碳酸锂、电解二氧化锰和氢氧化铝充分研磨混合、焙烧形成铝掺杂的锰酸锂粉末；（2）将步骤⑴的铝掺杂的锰酸锂粉末加入硝酸锌溶液中，充分搅拌，形成悬浮液；（3）将步骤⑵的悬浮液在喷雾干燥机中干燥成粉末；（4）将步骤⑶的粉末焙烧，烧结产物即为尖晶石型锰酸锂复合正极材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭文杰，廖世军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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