[发明专利]一种锰钴锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉一种锰钴锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色二次电池，具有重量轻、体积小、放电平台高、容量大、循环寿命长、无记忆效应等优点，已广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等移动式电子电器，同时也正越来越多地用于人造卫星、航空航天、电动汽车等领域。

目前商品化锂离子二次电池主要选用LiCoO₂为正极材料,但钴元素相对贫乏导致原料成本高，LiMnO₂和LiCoO₂具有相同的层状结构并且资源丰富、成本低，无环境污染，是一种理想的替代LiCoO₂后选材料，但是LiMnO₂在合成过程中不易准确控制化学计量比，充放电过程中Ni³⁺已转化成Ni⁴⁺将严重影响其循环寿命，热稳定性差，甚至氧化分解电解质带来安全隐患。研究表明,掺入Co元素可以改善LiMnO₂结构的稳定性,且20%左右的Ni被Co取代制得的正极材料电性能良好。

但是目前纯锰钴锂材料的高温安全性能和高温循环性能不是很好。

发明内容

本发明提供一种锰钴锂正极材料的制备方法，使用该方法制备的正极材料，具有较高的比容量和高温循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供的一种锰钴锂正极材料的制备方法，该正极材料的活性物质的化学式为Li_1.02Mn_1-x-yCo_xMg_yO₂I_z，其中： x=0.32-0.36，y=0. 1-0.15，z=0.01-0.02，该方法包括如下步骤：

（1）制备活性物质Li_1.02Mn_1-x-yCo_xMg_yO₂I_z

配制摩尔比为Mn：Co = 1-x-y：x的硫酸锰、硫酸钴的混合溶液，混合溶液中两种金属离子的总浓度为2-3 mol/L；

配制浓度为4-6 mol/L的KOH溶液，0.5-1mol/L的氨水溶液，按照NH₃·H₂O∶KOH＝0.3-0.4的比例将KOH溶液和氨水溶液混合成混合碱溶液；

将两种混合溶液并行加入反应釜中，在氮气或惰性气体的保护下，以连续反应的方式控制反应，PH值控制11-13，温度50-60℃，过滤洗涤至洗水PH值小于7.5，在105-110℃下烘干，即得锰钴氢氧化物前驱体。

将上述锰钴氢氧化物前驱体、氢氧化锂、碳酸镁和碘化锂按照摩尔比（1-y）:1.02：y：z球磨混合充分，在空气气氛中，在950-1000℃下保温10-15h，自然降温至室温，粉碎分级，制得活性物质Li_1.02Mn_1-x-yCo_xMg_yO₂I_z；

（2）表面改性

在丙酮溶剂中配制浓度为0.1-0.2mol/L的异丙醇铝溶液，将上述活性物质Li_1.02Mn_1-x-yCo_xMg_yO₂I_z处理成粒径为10-15μm的颗粒后加入该异丙醇铝溶液，控制丙酮溶剂的质量为活性物质Li_1.02Mn_1-x-yCo_xMg_yO₂I_z质量的2-3倍，搅拌10-20min，使其混合均匀，然后将混合物干燥，在500-660℃下热处理干燥物4-6h，得到正极材料。

本发明制备的正极材料，采用湿法制备和固相烧结法结合以获取较高的能量密度的活性物质，并使用I掺杂以及表面改性处理提高材料的高温循环稳定性，使得该材料具备较高的比容量和高温电化学稳定性。因此该复合材料在用于锂离子电池时，尤其是在高温应用场合时，具有较高容量和较长使用寿命。

具体实施方式

实施例一