[发明专利]一种一步对锰酸锂掺杂、包覆双重改性的方法

说明书

本发明提供了一种一步对锰酸锂掺杂、包覆双重改性的方法，通过本发明的方法得到的产物中，四氧化三锰表面的铝源在热处理的过程中部分铝会进入外层锰酸锂形成LiMn2‑xAlxO4固溶体，其余的铝以氧化物的形式存在，对锰酸锂达到了包覆、掺杂双功能改性。氧化铝层可以有效地隔开锰酸锂与电解液的直接接触；LiMn2‑xAlxO4固溶体在不阻碍锂离子通过的条件下具有比LiMn2O4更稳定的结构。双功能改性有效的抑制了二价锰的溶解，提高了锰酸锂的循环性能和高温性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种一步对锰酸锂掺杂、包覆双重改性的方法。

背景技术

目前，锂离子电池已被广泛的应用于手机、笔记本等便携式电子设备。随着矿石燃料的过度消耗及环境污染问题的加剧，锂离子电池由于工作电压高、能源密度大、循环寿命长、绿色环保等优点开始作为动力电池应用于汽车行业。

商业化的锂离子正极材料中，锰酸锂具备的低成本、锰储量大、环境友好、安全性好等优点使其成为动力电池材料的选择之一。但是锰酸锂高温循环性能和结构稳定性较差，阻碍了锰酸锂正极材料的规模化应用。

金属元素掺杂和金属氧化物表面包覆是提高锰酸锂高温循环性能和稳定性的重要方式。晶格内部掺杂金属元素能够稳定锰酸锂结构，减小Jahn-Tell效应，表面包覆能够阻断和电解液的直接接触，减少Mn2+的溶解。但是目前的包覆掺杂一般是分两步进行，工作量较大，且分两步得到的产物的性能改善效果并不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一步对锰酸锂掺杂、包覆双重改性的方法，本发明通过一步实现对锰酸锂的掺杂、包覆双重改性，提高了锰酸锂的循环性能和结构稳定性。

本发明的目的通过以下方式实现：

一种一步对锰酸锂掺杂、包覆双重改性的方法，包括以下步骤：

(1)称取类球形四氧化三锰溶解于蒸馏水或乙醇中，水浴50-90℃搅拌；

(2)将铝源加入步骤(1)所得溶液中，稀释后缓慢滴入以300～600rmp/min转速搅拌的步骤(1)所述溶液中，持续搅拌30-60min，得到悬浮液；

(3)干燥，得到粉体；

(4)将步骤(3)得到的粉体和锂盐混合研磨，以2-4℃/min升温600-650℃保温7-8h，750-850℃保温10-15h，得到一步掺杂、包覆双重改性尖晶石型锰酸锂；

所述类球形四氧化三锰的中值粒径为7～18μm；

所述铝源为铝溶胶。

优选步骤(2)中加入的铝源以氧化铝计算与四氧化三锰质量比为2.5％～7％。

优选所述的步骤(4)中的锂盐为硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂中的一种或几种。

优选所述的步骤(4)中的锂盐中的Li与四氧化三锰中Mn的摩尔比为1.02～1.10。

铝溶胶优选固含量为20％～25％。