[发明专利]一种碳纳米管改性层状富锂高锰正极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种碳纳米管改性层状富锂高锰正极材料的制备方法，包括将锂盐、锰盐和M盐进行混合形成混合物，对所述混合物进行真空干燥、烧结、研磨形成体相掺杂粉体，将所述体相掺杂粉体进行热处理后形成前驱体，将所得前驱体压制成生坯体，所述生坯体置于叶蜡石腔体中制备得到层状富锂高锰正极材料，将层状富锂高锰正极材料、聚偏氟乙烯粘结剂、导电剂按比例加入到N‑甲基吡咯烷酮溶液中进行搅拌、干燥后得到碳纳米管改性层状富锂高锰正极材料，本发明提供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富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。

技术领域

本发明涉及一种锂电池正极材料制备方法，具体涉及一种碳纳米管改性层状富锂高锰正极材料的制备方法。

背景技术

目前，随着电子产品、电动汽车、储能电站和航天航空等领域对储能设备的要求日益提高，能量密度高、体积小、循环寿命长的锂离子电池得到广泛应用。其中，传统的正极材料LiCoO₂容量低、成本高；而LiNiO₂合成条件苛刻，可逆性差；价格相对低廉的LiFePO₄离子电导率较差，而且实际放电比容量仅有160mAh/g。这些锂离子电池正极材料很难满足高容量、高能量密度电子产品的需求。近年来富锂正极材料xLi₂MnO₃-(1-x)LiMO₂(M＝Ni、Co、Fe、Al等)因其具有高比容量(200～300mAh/g)、优秀的循环能力以及新的电化学充放电机制等优点而受到广泛关注，目前富锂正极材料xLi₂MnO₃-(1-x)LiMO₂(M＝Ni、Co、Fe、Al等)的合成方法有共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。

碳纳米管(简称CNTs)是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的管体，碳纳米管分为单臂碳纳米管和多壁碳纳米管，由于其直径很小，长度比达，碳纳米管被视为准一维纳米材料，具有奇特的电化学性能，以碳纳米管作为导电剂添加到锂离子电池正极材料中可以明显提高正极材料的导电性能。

鉴于碳纳米管的优良电化学性能，同时随着现有技术的发展，现有技术合成的富锂正极材料xLi₂MnO₃-(1-x)LiMO₂正极材料已经不能满足现有技术的需求，这也对富锂正极材料xLi₂MnO₃-(1-x)LiMO₂提出了更高的要求，比如合成时间、充电时间、高温循环性能、高温储存性能及充电时间等还需进一步改善。

发明内容

本发明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碳纳米管改性层状富锂高锰正极材料的制备方法。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

一种碳纳米管改性层状富锂高锰正极材料的制备方法，包括：

(1)按照富锂高锰正极材料通式xLi₂MnO₃-(1-x)LiMO₂的计量比分别称取锂盐、锰盐和M盐进行混合形成混合物；

(2)将所述混合物置于研磨装置中，加入无水乙醇，进行湿法研磨形成均匀混合物；

(3)取出所述均匀混合物进行真空干燥，并对其进行烧结形成体相掺杂体预烧结产物；

还包括：

(4)对所述体相掺杂体进行二次湿法研磨、干燥形成体相掺杂粉体，将所述体相掺杂粉体分散于硝酸铝溶液中，加入氨水调节溶液pH值，对所述溶液进行干燥后进行充分研磨，然后进行300℃～500℃热处理后形成前驱体；

(5)将所得前驱体在压力75～100Mpa条件下保压1～3min形成生坯体；