一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将锰盐的水溶液和碳酸盐的水溶液混合干燥后得到球形碳酸锰；(2)将得到球形二氧化锰；(3)将球形二氧化锰于氢氧化锂混合进行焙烧，得到Li

【技术实现步骤摘要】
一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法
本专利技术涉及一种正极材料制备方法，具体涉及一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法.。
技术介绍
锰基正极材料具有价格低，绿色无污染等优点，是锂离子电池的研究重点。在锰基正极材料中，研究得较多的有尖晶石Li2MnO3、层状LiMnO2和层状固溶体正极材料，纯的富锂锰酸锂Li2MnO3亦可表示为Li(Li1/3Mn2/3)O2，具有层状结构，Li出现在过渡金属层中，与Mn(按照Li：Mn＝1：2)形成了超点阵的结构，由于其中的Mn已为+4价，在正常的充放电范围内(2.0-4.4V)，Mn4+很难再继续升价，Li2MnO3呈现出非电化学活性。但当充放电的范围扩展为2.0-4.8V时，Li2MnO3可表现出电活性，但在首次充电时，O伴随着Li+一起脱出，Li2MnO3的理论比容量可达到438mAh/g，且具有良好的热稳定性，但由于充放电机理特殊，材料首次不可逆容量大，循环性能较差，导电性和倍率性能差，不适合单独使用，因此有待进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足而提供一种高效的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的制备方法。本专利技术提供一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将浓度为0.05mol/L～3mol/L锰盐的水溶液和浓度为2mol/L～8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为3mol/L的高锰酸钾溶液，搅拌1～3min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；(3)将球形二氧化锰于氢氧化锂混合进行焙烧，得到Li2MnO4；(4)将步骤(3)中所得到Li2MnO4加入到氯化锰溶液中，搅拌均匀，同时加入Al2O3、Sc2O3和CeO2粉末，并搅拌均匀，烘干得到前驱体产物，(5)将步骤(4)中得到的前驱体体产物进行烧结得到改性富锂锰酸锂正极材料。进一步地，步骤(4)中得到的改性富锂锰酸锂正极材料符合化学式：步骤(4)中得到的改性富锂锰酸锂正极材料符合化学式：Li2(MnwAlzScyCex)O4，其中6w+4x+3y+3z＝6。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法具有高效、快速、节能的特点，且通过该合成方法合成的改性富锂锰酸锂正极材料具有容量高、高温稳定、循环性能好、压实密度高、充电速度快等优点，且该方法工艺简单、环境友好、适合大批量工业产生。具体实施方式下面具体阐明本专利技术的实施方式，仅供参考和说明使用，不构成对本专利技术专利保护范围的限制。实施例1本实施例提供一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将浓度为0.05mol/L～3mol/L锰盐的水溶液和浓度为2mol/L～8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为3mol/L的高锰酸钾溶液，搅拌1～3min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；(3)将球形二氧化锰于氢氧化锂混合进行焙烧，得到Li2MnO4；(4)将步骤(3)中所得到Li2MnO4加入到氯化锰溶液中，搅拌均匀，同时加入Al2O3、Sc2O3和CeO2粉末，并搅拌均匀，烘干得到前驱体产物，(5)将步骤(4)中得到的前驱体体产物进行烧结得到改性富锂锰酸锂正极材料。本实施例中，步骤(4)中得到的改性富锂锰酸锂正极材料符合化学式：步骤(4)中得到的改性富锂锰酸锂正极材料Li2(Mn0.5Al0.1Sc0.1Ce0.6)O4。测试结果表明，在充放电电压2.0-4.75V，充放电倍率为0.5C条件下，首次放电比容量为220mAh/g，循环500次容量保持率达80％；在充放电倍率为1C的条件下，首次放电比容量为210mAh/g，循环500次容量保持率达81％；在充放电倍率为4C的条件下，首次放电比容量为205mAh/g，循环500次容量保持率达78％。实施例2本实施例提供一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将浓度为0.05mol/L～3mol/L锰盐的水溶液和浓度为2mol/L～8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为3mol/L的高锰酸钾溶液，搅拌1～3min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；(3)将球形二氧化锰于氢氧化锂混合进行焙烧，得到Li2MnO4；(4)将步骤(3)中所得到Li2MnO4加入到氯化锰溶液中，搅拌均匀，同时加入Al2O3、Sc2O3和CeO2粉末，并搅拌均匀，烘干得到前驱体产物，(5)将步骤(4)中得到的前驱体体产物进行烧结得到改性富锂锰酸锂正极材料。本实施例中，步骤(4)中得到的改性富锂锰酸锂正极材料符合化学式：步骤(4)中得到的改性富锂锰酸锂正极材料Li2(Mn0.5Al0.2Sc0.2Ce0.45)O4。测试结果表明，在充放电电压2.0-4.75V，充放电倍率为0.5C条件下，首次放电比容量为300mAh/g，循环500次容量保持率达95％；在充放电倍率为1C的条件下，首次放电比容量为280mAh/g，循环500次容量保持率达81％；在充放电倍率为4C的条件下，首次放电比容量为260mAh/g，循环500次容量保持率达78％。实施例3本实施例提供一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将浓度为0.05mol/L～3mol/L锰盐的水溶液和浓度为2mol/L～8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为3mol/L的高锰酸钾溶液，搅拌1～3min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；(3)将球形二氧化锰于氢氧化锂混合进行焙烧，得到Li2MnO4；(4)将步骤(3)中所得到Li2MnO4加入到氯化锰溶液中，搅拌均匀，同时加入Al2O3、Sc2O3和CeO2粉末，并搅拌均匀，烘干得到前驱体产物，(5)将步骤(4)中得到的前驱体体产物进行烧结得到改性富锂锰酸锂正极材料。本实施例中，步骤(4)中得到的改性富锂锰酸锂正极材料符合化学式：步骤(4)中得到的改性富锂锰酸锂正极材料Li2(Mn0.5Al0.3Sc0.3Ce0.3)O4。测试结果表明，在充放电电压2.0-4.75V，充放电倍率为0.5C条件下，首次放电比容量为350mAh/g，循环500次容量保持率达96％；在充放电倍率为1C的条件下，首次放电比容量为330mAh/g，循环500次容量保持率达94％；在充放电倍率为4C的条件下，首次放电比容量为300mAh/g，循环500次容量保持率达790％。本专利技术提供一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将浓度为0.05mol/L～3mol/L锰盐的水溶液和浓度为2mol/L～8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为3mol/L的高锰酸钾溶液，搅拌1～3min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；(3)将球形二氧化锰于氢氧化锂混合进行焙烧，得到Li

【技术特征摘要】
1.一种高循环、高电压改性富锂锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将浓度为0.05mol/L～3mol/L锰盐的水溶液和浓度为2mol/L～8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为3mol/L的高锰酸钾溶液，搅拌1～3min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；(3)将球形二氧化锰于氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐茂龙，黄红如，
申请(专利权)人：惠州龙为科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44