[发明专利]一种采用复合掺杂方式的锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种采用复合掺杂方式的锰酸锂正极材料的制备方法，属于电池正极材料制备技术领域。包括以下步骤：(1)原料处理；(2)原料混合；(3)一次煅烧；(4)整粒处理；(5)级配；混料阶段使用了日本细川AMS型机械混合设备进行配料，在配料阶段就实现了材料的初步包覆、晶体的表面活化，经过如此混料的原材料，只需要经过一次煅烧就可以实现高性能产品的生产；通过复合掺杂的方式，在保持电池材料容量的前提下，大幅的提高了材料的高、低温循环性能和高温存储性能。

技术领域

本发明涉及一种采用复合掺杂方式的锰酸锂正极材料的制备方法，属于电池正极材料制备技术领域。

背景技术

锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。锂电池一般指锂一次电池和锂二次电池。这种电池的负极是金属锂，正极用MnO₂、SOCl₂、SO₂、(CF_x)_m等。其中锂一次电池的研究始于20世纪50年代，70年代进入实用化。因其具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等，部分代替了传统电池。已实用化的锂电池有Li-MnO₂、Li-I₂、Li-CuO、Li-SOCl₂、Li-(CF₅)N、Li-SO₂、Li-Ag₂CrO₄等。

锂离子电池作为一种新型的化学电源，它具有工作电压高、比能量大、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿命长、低温性能好、无记忆、无污染等突出的优点，能够满足人们对便携式电器所需要的电池小型轻量化和有利于环保的双重要求，广泛用于移动通讯、笔记本电脑、摄放一体机等小型电子装置，也是未来电动交通工具使用的理想电源。

正极材料的研究支撑着锂离子电池技术的进步。材料的发展带动了电池性能的个性化发展，也间接适用于不同的需求领域，成就了锂离子电池应用领域的快速拓展。可应用于锂离子电池中做正极材料的有很多种，目前研制成功并得到应用的多为过渡金属嵌锂化合物，大致可分为三种结构：层状结构，代表材料为包括LiCoO₂、LiNiO₂、Ni、Co、Mn复合氧化物；尖晶石结构，代表材料为LiMn₂O₄；橄榄石结构，代表材料为LiFePO₄等。

世界锰矿资源十分丰富，仅陆地锰矿储量就有9亿吨，我国锰矿资源占世界第四位，是世界上锰产品生产和出口大国。近年来，随着世界钴价的异常波动，LiCoO₂的价格波动巨大，因此LiMn₂O₄成为正极材料研究的热点。尖晶石型LiMn₂O₄实际比容量约为90～110mA.h/g，虽然比容量相对较低，其良好的热稳定性，使其获得良好的安全性能，成为早期电动车用锂离子电池首选的正极材料之一。LiMn₂O₄在温度高于50℃时，循环性能会急剧变差，由于动力电池必须要能够在较高温度下正常工作，如果选用LiMn₂O₄作为动力电池的正极材料，就必须提高其高温循环性能；目前用来提高锰酸锂高温循环的方式主要是进行一些包覆和掺杂，方式各异，效果不明显，且普遍采用二次烧结工艺，效率低。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种采用复合掺杂方式的锰酸锂正极材料的制备方法。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种采用复合掺杂方式的锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：