[发明专利]一种金属氧化物包覆尖晶石型锰酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种金属氧化物包覆尖晶石型锰酸锂的制备方法。

背景技术

在全球资源日益枯竭的今天，发展绿色清洁能源显得尤为重要。锂离子电池由于具有能量密度大、工作电压高、循环性能好、自放电小、体积小、无记忆效应等突出优点受到科研及商业发展的瞩目。其应用领域已经从最初的移动通讯迅速扩展到包括各种便携式电子产品在内的涉及到娱乐、军事、航空航天、医疗等的各个方面，并正向大中型储能设备和动力电源方面发展，这对减少石油能源的依赖和降低污染物的排放具有重要意义。锂离子电池的电化学性能主要取决于所用的电极材料，而正极材料相对于负极来说容量和倍率性能都普遍较差，因此正极材料受到人们的广泛研究。

相对于传统的LiCoO₂而言，LiMn₂O₄由于成本低、资源丰富、安全性好、无毒无污染、工作电压高、倍率性能好等优点，被认为是最有前途的锂离子电池正极材料之一。但LiMn₂O₄材料最大的缺点是在充放电循环中容量衰减较快，特别是温度在55℃以上时，限制了其在工业上的广泛应用，因此亟待解决此问题。目前人们广泛采取的改善方法是表面包覆，即在LiMn₂O₄颗粒的表面沉积一层包覆膜，减少活性材料与电解液的接触面积，抑制锰溶解，进一步提高LiMn₂O₄的高温电化学性能。但包覆层的厚度及均匀性对活性材料的性能影响较大，因此寻找一种有效包覆方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氧化物包覆锰酸锂正极材料的制备方法，该方法制备的包覆层厚度均匀，高温电化学循环性能优异。

本发明提供的金属氧化物包覆尖晶石型锰酸锂的制备方法，具体步骤如下：

（1）将锰酸锂加入无水乙醇中，并加入一定量浓氨水，超声分散，得到均匀的锰酸锂溶液；

（2）将金属氧化物的前驱体加入无水乙醇中，超声分散，得到均匀的前驱体溶液；

（3）取适量前驱体溶液逐滴加入步骤（1）所述溶液中，并加热搅拌6-24小时；

（4）将上述混合溶液离心、洗涤、烘干，再经煅烧，煅烧温度为200-500℃，煅烧时间为2-6小时，即得到金属氧化物包覆的锰酸锂。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，所述锰酸锂的量为0.3-0.5 g，加入浓氨水的量为0.2-0.4 mL。

作为优选，步骤（1）中，所述超声分散时间为15-30分钟。

作为优选，步骤（2）中，所述金属氧化物前驱体为钛酸四丁酯、硅酸四乙酯、异丙醇铝中的一种或多种，这3种前驱体的加入的量分别为0.01-0.5 mL，0.02 -0.6 mL和0.1-1.0 g。

作为优选，步骤（2）中，所述超声分散时间为15-30分钟。

作为优选，步骤（3）中，所述前驱体溶液在5-30分钟内逐滴加入。

作为优选，步骤（3）中，所述混合溶液加热温度为30-60℃。

作为优选，步骤（4）中，所述产物分别用去离子水和无水乙醇洗涤2-3次。

作为优选，步骤（4）中，所述得到的金属氧化物为氧化钛、氧化硅、氧化铝中的一种或多种。

本发明制备金属氧化物包覆锰酸锂正极材料的方法，采用含该金属的有机化合物作为前驱体，在乙醇相中通过调节浓氨水的加入量和加热搅拌的温度来控制前驱体分解缩聚的动力学过程，合成出纳米尺度且厚度均匀的金属氧化物包覆层。此包覆层减小了锰酸锂正极材料与电解液的接触面积，抑制了锰的溶解，有效改善了锰酸锂的高温电化学循环性能。将其应用于锂离子电池时，显著提高了电池的性能，延长了电池的使用寿命。

本发明方法工艺简单，操作方便，包覆效果好，包覆的锰酸锂与未包覆的相比，具有更好的高温电化学循环性能。

附图说明

图1是实施例1所得的二氧化钛包覆尖晶石型锰酸锂的透射电镜图。

图2是实施例2所得的二氧化钛包覆尖晶石型锰酸锂的透射电镜图。

图3是实施例3所得的二氧化钛包覆尖晶石型锰酸锂的透射电镜图。

图4是未包覆的锰酸锂和实施例1、实施例2、实施例3所得产物的高温循环性能曲线。

具体实施方式