本发明专利技术提供了一种锂离子二次电池正极材料，用通式x(AlyZn1-yO)/(1-x)LiMn2O4表示，由AlyZn1-yO薄膜包覆LiMn2O4，其中0≤x≤0.5；0≤y≤0.2；本发明专利技术还提供了上述正极材料的制备方法，以及采用上述正极材料的锂离子二次电池正极和锂离子二次电池。采用廉价、环保的Al元素掺杂ZnO薄膜来对LiMn2O4材料进行表面修饰，一方面通过提高电子传导率来提高材料的大电流放电特性，另一方面该薄膜的存在也能防止电解液在活性物质表面的分解，进而提高其高温特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池
，具体涉及一种锂离子二次电池正极材料及其制备方法、锂离子二次电池正极和锂离子二次电池。
技术介绍
二次电池，又称为充电电池，是在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。相对于干电池，二次电池的循环充电次数可达数千至数万次，是一种新型的环保电池。目前市场上的二次电池主要包括铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池和锂离子电池。铅酸电池价格便宜但含有污染环境的重金属铅，镉镍电池较为环保但能量密度较低，镍氢电 池能量密度较高但具有轻度的记忆效应，高温环境下充放电效率差。相对于铅酸电池、镉镍电池和镍氢电池，锂离子电池具有较高的比能量，放电曲线平衡，自放电率低，循环寿命较长，无记忆效应，对环境无污染，是近些年来发展起来的绿色电池。锂离子二次电池包括正极、负极、设置在正极与负极之间的隔膜和电解液。其中，正极包括基体和涂覆在该基体上的涂覆材料，其中涂覆材料包括正极材料(正极活性物质)、导电材料和粘结剂。正极材料是锂离子二次电池的关键原材料，由于正极材料在锂离子二次电池中占有较大的重量比，因此正极材料性能决定了电池的体型、安全性和电学性倉泛。锂离子电池由于具有较高的能量密度，长的循环寿命，较低的自放电率和环境友好等诸多优点，已经是目前手机，数码相机，笔记本电脑等移动通讯设备的标准电源，同时，在新能源汽车，风力发电和太阳能发电的储能方面也被人们寄予厚望。然而，如果要在这些方面成功进行推广应用，锂离子电池就必须在电池价格、安全性，使用寿命等方面做进一步的提升。当前锂离子电池中使用的正极材料大多为LiCoO2，还有部分LiNihCoxO2' LiFePO4和LiMn204。对于LiCoO2而言，由于钴在地壳中的丰度很低，因此钴的价格很昂贵，而且钴具有一定的毒性，废弃后对环境有不良影响AiNihCoxO2与LiCoO2相比，在实际使用容量方面有所提高，价格也有所降低，但是存在安全性较差等问题；LiFeP04具有结构稳定，原料便宜，循环性和安全性较好，对环境负担较小等优点，但是也存在着合成成本较高，能量密度较低等问题；尖晶石LiMn2O4具有安全性好、倍率特性好、价格低，环保等优点，也是目前的一种主流正极材料，但其能量密度偏低，在充放电循环中的容量衰减较快，特别是在高温下的循环性能较差，限制了其在大型动力锂离子电池和储能电池上的应用。导致LiMn2O4材料高温特性和大电流特性较差的原因有很多，比如Jahn-Teller畸变效应与高温下的锰溶解，电解液分解等等。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种锂离子二次电池正极材料，使其具有优异的大电流放电特性和高温特性。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案本专利技术的锂离子二次电池正极材料,用通式X(AlyZrvyO)/ (l_x) LiMn2O4表示，由AlyZrvyO薄膜包覆LiMn2O4，其中0彡x彡0. 5 ;0彡y彡0. 2。本专利技术还提供了一种制备上述锂离子二次电池正极材料的方法，具体包括下述步骤1、按照摩尔比L1:Mn:柠檬酸=1. 05:2:1称取锂源化合物、水溶性锰源化合物和柠檬酸，加入去离子水混合配成溶液，喷雾干燥所述溶液得到混合物，将所述混合物在空气气氛中30(T50(TC下恒温煅烧3飞h，自然冷却后，研磨，再在空气气氛中50(T80(TC下恒温烧 结l(T30h，自然冷却后，研磨，得到LiMn2O4;所述的水溶性锰源化合物选自醋酸锰、硝酸锰、氯化锰或硫酸锰；所述的锂源化合物选自醋酸锂，硝酸锂、氢氧化锂或碳酸锂。优选的，所述的水溶性锰源化合物为醋酸锰；所述的锂源化合物为氢氧化锂。2、按照化学计量比称取水溶性锌源化合物、水溶性铝源化合物和LiMn2O4，将水溶性锌源化合物和水溶性铝源化合物加入蒸馏水溶解，滴加一定量的柠檬酸溶液，搅拌3(T60min，加入称量好的LiMn2O4,将混合溶液在7(T90°C恒温水浴中搅拌3 5h得到前驱体，将所得的前驱体在空气气氛中10(Tl20°C下恒温干燥12h，将得到的粉末在空气气氛中60(T900°C下恒温烧结6 8h，得到Al掺杂ZnO薄膜包覆的新型AZO-LiMn2O4复合正极材料，其中AZO表示Al掺杂ZnO。所述的水溶性锌源化合物选自醋酸锌、硝酸锌、氯化锌或硫酸锌；所述的水溶性铝源化合物选自醋酸铝、硝酸铝、氯化铝或硫酸铝。优选的，所述的水溶性锌源化合物为醋酸锌；所述的水溶性铝源化合物为硝酸铝。进一步的，本专利技术提供一种锂离子二次电池正极，包括基体和置于基体表面的涂覆材料，所述涂覆材料包括上述的正极材料、导电材料和粘接剂。进一步的，本专利技术还提供一种锂离子二次电池，包括上述锂离子二次电池正极、负极、设置在正极和负极之间的隔膜和电解液。本专利技术采用廉价、环保的Al元素掺杂ZnO薄膜来对LiMn2O4材料进行表面修饰，一方面通过提高电子传导率来提高材料的大电流放电特性，另一方面该薄膜的存在也能防止电解液在活性物质表面的分解，进而提高其高温特性。综上所述，通过本专利技术中使用的合成方法和条件，可以方便快速的制备具有良好的结晶度、较高的纯度和优异的倍率放电特性和高温循环特性的新型正极材料。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本专利技术的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术比较例I及实施例f 3中获得的样品的X射线衍射图；图2是本专利技术比较例2及实施例4飞中获得的样品在室温不同倍率下的循环特性图；图3是本专利技术比较例3及实施例1、中获得的样品在高温大电流下的循环特性图；图4是本专利技术比较例4及实施例10中获得的样品在室温不同倍率下的循环特性图。具体实施例方式本专利技术公开了一种锂离子二次电池正极材料,用通式X(AlyZrvyO)/ (1-X)LiMn2O4表示，由AlyZrvyO薄膜包覆LiMn2O4，其中0≤x≤0.5;0≤y≤0.2。本专利技术还提供了一种制备上述锂离子二次电池正极材料的方法，具体包括下述步骤1、按照摩尔比L1:Mn:柠檬酸=1. 05:2:1称取锂源化合物、水溶性锰源化合物和柠檬酸，加入去离子水混合配成溶液，喷雾干燥所述溶液得到混合物，将所述混合物在空气气氛中30(T50(TC下恒温煅烧3飞h，自然冷却后，研磨，再在空气气氛中50(T80(TC下恒温烧结l(T30h，自然冷却后，研磨，得到LiMn2O4;所述的水溶性锰源化合物选自醋酸锰、硝酸锰、氯化锰或硫酸锰；所述的锂源化合物选自醋酸锂，硝酸锂、氢氧化锂或碳酸锂。下述的实施例中，所述的水溶性锰源化合物为醋酸锰；所述的锂源化合物为氢氧化锂。喷雾干燥是在干燥室热气流中使喷成雾状的液体物料干燥的方法。将混合溶液进行喷雾干燥处理后得到的粉末具有较高纯度，相对于传统的溶液结晶法，喷雾干燥法无需再对产品进行洗涤、干燥等后处理，简化的操作流程。并且，喷雾干躁法的干燥过程非常迅速，适合于工业量化生产。本专利技术可以采用气流式雾化干燥法、压力式雾化干燥法或旋转式雾化干燥法，本专利技术对此并无特别限制。2、按照化学计量比称取水溶性锌源化合物、水溶性铝源化合物和LiMn2O4，将水溶性锌本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子二次电池正极材料，其特征在于：用通式x(AlyZn1?yO)/(1?x)LiMn2O4表示，由AlyZn1?yO薄膜包覆LiMn2O4，其中0≤x≤0.5；0≤y≤0.2。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池正极材料，其特征在于用通式X(AlyZrvyO)/ (1-X)LiMn2O4表示，由AlyZrvyO薄膜包覆LiMn2O4,其中O彡x彡O. 5 ;0彡y彡O. 2。2.—种权利要求1所述锂离子二次电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤 a、按照摩尔比L1:Mn:柠檬酸=1.05:2:1称取锂源化合物、水溶性锰源化合物和柠檬酸，加入去离子水混合配成溶液，喷雾干燥所述溶液得到混合物，将所述混合物在空气气氛中30(T50(TC下恒温煅烧3飞h，自然冷却后，研磨，再在空气气氛中50(T80(TC下恒温烧结l(T30h，自然冷却后，研磨，得到LiMn2O4; b、按照化学计量比称取水溶性锌源化合物、LiMn2O4和水溶性铝源化合物，将水溶性锌源化合物和水溶性铝源化合物加入蒸馏水溶解，滴加一定量的柠檬酸溶液，搅拌3(T60min，加入称量好的LiMn2O4，将混合溶液在7(T90°C恒温水浴中搅拌3 5h得到前驱体，将所得的前驱体在空气气氛中10(Tl20°C下恒温干燥12h，将得到的粉末在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李德成，孙洪丹，刘伟伟，方国清，夏丙波，王海波，吴晶晶，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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