[发明专利]锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有电压高、能量密度高、循环寿命长、自放电低、无记忆效应等优点，而得到了迅猛发展和广泛应用。目前实际应用的正极材料主要是钴酸锂（LiCoO₂）、三元材料（LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂）、磷酸铁锂（LiFePO₄）、和锰酸锂（LiMn₂O₄）。由于钴是一种比较贫乏的资源，价格昂贵，并且钴酸锂的安全隐患并没有得到很好的解决，不适合用在动力电池领域。锰酸锂是一种有希望应用于锂离子电池的正极材料，原料来源广泛，价格低廉，毒性小。

锰酸锂有尖晶石型锰酸锂（LiMn₂O₄）和层状锰酸锂（LiMnO₂）。层状锰酸锂的理论容量高达285mAh/g，是尖晶石型锰酸锂容量的二倍，是当前世界锂离子电池正极材料的研究热点之一，许多国家已列为重点。

具有层状结构的LiMnO₂用作锂离子电池正极材料具有如下优点：1、比容量高（理论容量285mAh/g，实际容量可达200mAh/g左右）；2、安全性好；3、资源丰富、价格低廉、毒性小。其主要缺点是制备困难，结构不稳定，易向尖晶石型锰酸锂转变。

国外层状锰酸锂制备主要采用以下两种方法：

1）、水热法：将锰盐进行前处理，生成γ-MnOOH后，置于锂盐中，在180℃和1.0MPa下反应72小时或更长时间，再沉淀过滤、洗涤、干燥制备出层状锰酸锂。这种方法制备的层状锰酸锂电池容量低。

2）、煅烧法:锰盐与钠盐在惰性气氛下700℃高温煅烧24小时以上，在液氮下骤冷压片，再经过一段时间焙烧处理后，在锂盐溶液中进行离子交换，生成层状锰酸锂。这种方法经过两次高温煅烧，流程周期过长，能耗大，所制备的层状锰酸锂电池循环稳定性能较差。

然而，传统的制备工艺较为复杂，条件难以控制。

发明内容

基于此，提供一种工艺简单、条件易于控制的锂离子电池正极材料。

一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

将二氧化锰和九水合硝酸铬充分研磨，然后在空气中以700～900℃的温度煅烧3～7小时，得到锰铬复合氧化物；

按照锰离子与锂离子的摩尔比1：（15～20）的比例，称取一水合氢氧化锂，溶于30～40ml蒸馏水中，形成氢氧化锂水溶液；及

将所述锰铬复合氧化物和所述氢氧化锂水溶液混合后放入密封的反应釜中，于160～240℃的温度下恒温反应1～7天，取出，用蒸馏水将反应产物反复洗涤至pH为7～7.5后，抽滤，干燥，即得所述锂离子电池正极材料。

在其中一个实施例中，所述二氧化锰与所述九水合硝酸铬的摩尔比为63:7。

在其中一个实施例中，将二氧化锰和九水合硝酸铬放入玛瑙研钵中充分研磨。

在其中一个实施例中，煅烧3～7小时后，再研磨，得到锰铬复合氧化物。

在其中一个实施例中，所述反应釜为聚四氟乙烯反应釜。

上述方法为在空气中煅烧结合水热法，实验条件温和不苛刻，且安全易于实施。

附图说明

图1是一实施方式的锂离子电池正极材料的制备方法流程图；

图2是实施例一的锂离子电池正极材料的扫描电镜照片；

图3是实施例一的锂离子电池正极材料的透射电镜照片；

图4是实施例一的锂离子电池正极材料的X射线衍射图；

图5是实施例一的锂离子电池正极材料制备的电池在25℃的循环性能曲线；

图6是实施例一的锂离子电池正极材料制备的电池的充放电曲线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，一实施方式的锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S101，将二氧化锰和九水合硝酸铬充分研磨，然后在空气中以700～900℃的温度煅烧3～7小时，得到锰铬复合氧化物。