降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法及正极材料、电池技术

本发明专利技术公开了降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法，包括以下步骤：将锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液搅拌混合、静置、去除水分。本发明专利技术通过在锰酸锂正极材料粉末中混合碱性氢氧化物，可以中和电解液产生的HF，抑制Mn

【技术实现步骤摘要】
降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法及正极材料、电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料制备
，具体涉及降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、无污染等优点，广泛应用于3C数码、交通运输、航空航天、国防军工等领域。
[0003]尖晶石锰酸锂具有锰资源丰富、成本低、安全性能好、合成工艺简单、放电平台高、低温性能良好、对环境友好等优点，在中低端动力电池领域具有巨大的发展前景。但是，其循环性能（特别是高温循环性能）较差以及存储性能差等问题严重阻碍其在动力电池中的应用。尖晶石锰酸锂正极材料应用到电池后，在使用过程中存在锰溶出的问题，对高温循环性能造成不好的影响。目前，通过元素掺杂、金属氧化物包覆、在电解液中加入功能添加剂等，可以在一定程度上抑制尖晶石锰酸锂中的锰溶出，提高电池的高温循环性能和存储性能。但在实际生产应用时效果不佳、操作复杂且经济效益较差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的第一目的是提供一种降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法。本专利技术的第二目的是提供一种锰酸锂复合正极材料和电池。
[0005]为实现本专利技术的第一目的，提供以下具体的技术方案。
[0006]一种降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法，包括以下步骤：将锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液搅拌混合、静置，去除水分。
[0007]在进一步的优选方案中，所述锰酸锂正极材料粉末的粒度D50为2.5
‑
20μm。
[0008]在进一步的优选方案中，所述碱性氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化锶中的至少一种。
[0009]在进一步的优选方案中，所述碱性氢氧化物溶液的溶剂为去离子水、乙醇、丙酮、乙醚中的至少一种。
[0010]在进一步的优选方案中，所述碱性氢氧化物溶液的质量浓度为0.02~10%。
[0011]在进一步的优选方案中，所述锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液的质量比为1.5~2.5。
[0012]在进一步的优选方案中，所述搅拌混合的时间为0.5~5h，搅拌速度为200~450r/min。
[0013]在进一步的优选方案中，所述静置的时间为6~12h。
[0014]在进一步的优选方案中，所述搅拌混合以及静置过程的气氛中CO2的含量低于30ppm。
[0015]在进一步的优选方案中，所述去除水分的方式为烘干；所述烘干的温度为100~380℃，烘干的时间为10~15h。
[0016]在进一步的优选方案中，所述烘干过程的气氛中CO2的含量低于30ppm。
[0017]基于同样的专利技术构思，本专利技术提供一种锰酸锂复合正极材料，通过以下方法制备得到：将锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液搅拌混合、静置、去除水分，即得。
[0018]此外，本专利技术提供一种电池，包括上述锰酸锂复合正极材料。
[0019]本专利技术通过在锰酸锂正极材料粉末中混合碱性氢氧化物，可以中和电解液产生的HF，抑制Mn
3+
的歧化反应，降低锰酸锂的锰溶出率，从源头解决尖晶石锰酸锂高温循环性能差的问题。
[0020]本专利技术采用碱性氢氧化物溶液浸泡锰酸锂正极材料粉末，将碱性氢氧化物均匀的混入锰酸锂正极材料粉末中，操作简单、能耗低，且成本低。
[0021]通过本专利技术提供的方法制备的尖晶石锰酸锂正极材料具有极低的锰溶出率，可较大程度上提高锰酸锂的高温循环性能和存储性能。
附图说明
[0022]图1为实施例1制备的锰酸锂复合正极材料的TEM图，其中，图a的放大倍数为38000，图b的放大倍数为19500。
[0023]图2为实施例5制备的锰酸锂复合正极材料的SEM图。
[0024]图3为实施例5制备的锰酸锂复合正极材料中钙元素的EDS图。
具体实施方式
[0025]为实现第一目的，本专利技术提供一种降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法，包括以下步骤：将锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液搅拌混合、静置、去除水分。
[0026]在锰酸锂颗粒中引入碱性氢氧化物，利用酸碱中和反应原理消耗掉电解液中的HF，抑制Mn
3+
的歧化反应，从而抑制锰的溶出。
[0027]在本专利技术的具体实施方式中，所述锰酸锂正极材料粉末的粒度为2.5
‑
20μm。
[0028]理论上来说，能消耗掉电解液中的HF的碱性氢氧化物均可使用，考虑到溶解性能等，在本专利技术的具体实施方式中，所述碱性氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化锶中的至少一种；所述碱性氢氧化物溶液的溶剂为去离子水、乙醇、丙酮、乙醚中的至少一种。
[0029]碱性氢氧化物溶液的浓度不宜过高，浓度过高则锰酸锂表面的碱度较高，则有可能恶化循环性能、增加不可逆容量损失。在本专利技术的具体实施方式中，所述碱性氢氧化物溶液的质量浓度为0.02~10%。
[0030]锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液的量的关系，选择范围特别大，只要确保碱性氢氧化物能均匀添加到锰酸锂正极材料粉末中即可。基于碱性氢氧化物的利用率的考虑，在本专利技术的具体实施方式中，所述锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液的质量比为1.5~2.5。
[0031]搅拌和静置的目的是使氢氧化锂溶液充分浸润锰酸锂正极材料粉末颗粒。在本专利技术的具体实施方式中，所述搅拌混合的时间为0.5~5h，搅拌速度为200~450 r/min；所述静置的时间为6~12h。
[0032]在本专利技术的具体实施方式中，所述去除水分的方式为烘干；所述烘干的温度为100~380℃，烘干的时间为10~15h。
[0033]在本专利技术的具体实施方式中，进一步要求所述搅拌混合以及静置过程、烘干过程中，气氛中CO2的含量低于30ppm。控制过程中气氛的CO2的含量极低，避免碱性氢氧化物与空气中CO2反应转化为碳酸盐影响锰溶出的抑制效果。
[0034]为实现第二目的，本专利技术提供一种锰酸锂复合正极材料，通过以下方法制备得到：将锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液搅拌混合、静置，然后固液分离得到固相，烘干固相，即得。
[0035]此外，本专利技术提供一种电池，包括上述锰酸锂复合正极材料。
[0036]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0037]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0038]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0039]实施例1配制0.02 wt%氢氧化锂溶液，分别称取5 g 0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法，其特征在于，包括以下步骤：将锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液搅拌混合、静置、去除水分。2.如权利要求1所述的降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法，其特征在于，所述碱性氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化锶中的至少一种；所述碱性氢氧化物溶液的溶剂为去离子水、乙醇、丙酮、乙醚中的至少一种。3.如权利要求1或2所述的降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法，其特征在于，所述碱性氢氧化物溶液的质量浓度为0.02~10%。4.如权利要求3所述的降低锰酸锂正极材料锰溶出率的方法，其特征在于，所述锰酸锂正极材料粉末和碱性氢氧化物溶液的质量比为1.5~2.5。5.如权利要求1所述的降...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志兴，韩浪堽，郭华军，张志平，李新海，颜果春，王接喜，彭文杰，高旭光，徐宁，谭熠伟，
申请(专利权)人：广东博力威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：