[发明专利]高温容量尖晶石锰酸锂的制备方法

说明书

本发明就是要提供一种高温容量尖晶石锰酸锂的制备方法，以可溶性锰盐为原料，包括以下方法步骤，合成四氧化三锰前驱体，制混烧初料，并采用固相二次烧结工艺，该方法合成的尖晶石锰酸锂55℃高温初始容量大于120mAh/g，100周循环容量保持率大于95%。该合成方法具有合成设备简单，合成条件温和，适合工业化生产的优势。

技术领域：

本发明涉及一种锂电池用锰酸锂材料的制备方法，特别是一种高温容量尖晶石锰酸锂的制备方法。

背景技术：

锂离子电池作为一种新型绿色的二次电池，其广泛应用无线通信，交通运输，航空航天等各个方面。锂离子电池正极材料作为锂离子电池中的关键材料之一，它的性能好坏直接会影响整个锂离子电池性能的发挥。

尖晶石锰酸锂具有电压高、安全性好、资源丰富、污染小等优点，是最有前景的正极材料之一。但尖晶石锰酸锂在高温下容量衰减迅速，严重限制其在新能源汽车动力电池以及其他领域的实际应用。现有技术一般通过掺杂稳定锰酸锂晶体结构及表面包覆抑制晶体表面锰的溶解来改善尖晶石锰酸锂的高温循环性能。当掺杂元素掺杂量低时，高温循环性能提高有限，而较高的掺杂量又会降低其比容量。

因此，针对现有技术方面的这一技术矛盾和不足，如何来提供一种高温容量型锰酸锂的合成方法。并通过将液相沉淀法合成的掺杂四氧化三锰前驱体与锂化合物的充分进行混合，然后经高温固相法煅烧合成。掺杂元素包括铬、钛、镍、钴、锆、锌等。从而实现合成制备的尖晶石锰酸锂克服在高温度环境条件下，循环性能较差的问题，实现在55℃以上的高温条件下锂电池材料的初始容量大于120mAh/g，100周循环容量保持率大于92%。并且具有合成方法具有合成设备简单，合成条件温和，适合工业化生产的优势。

发明内容：

本发明就是要提供一种高温容量尖晶石锰酸锂的制备方法，以可溶性锰盐为原料，包括以下方法步骤，合成四氧化三锰前驱体，制混烧初料，并采用固相二次烧结工艺，该方法合成的尖晶石锰酸锂55℃高温初始容量大于120mAh/g，100周循环容量保持率大于95%。该合成方法具有合成设备简单，合成条件温和，适合工业化生产的优势。

本发明公开一种高温容量尖晶石锰酸锂的制备方法，以可溶性锰盐为原料，

包括以下方法步骤：

1） 合成四氧化三锰前驱体，

采用空气氧化液相沉淀工艺方法，将锰源溶液、渗杂元素M和沉淀剂置于反应装置中，进行混合反应，控制反应温度：50-70℃ ， 制备得四氧化三锰前驱体；

2） 制混烧初料，

按化学式Li_1+xMn_2-yMyO₄的锂锰配比，将称取的纯或掺杂型四氧化三锰前驱体和电池级锂源化合物一并搅拌混合均匀，为混烧初料；

3） 固相烧结制尖晶石锰酸锂，

采用二次烧结，

一次烧结，是将2）步混烧初料混装于匣体内，置于混烧装置中，控制烧结温度为400-700℃，时间8-20小时，冷却为球形锰酸锂一烧料；

二次烧结，是将球形锰酸锂一烧料先进行搅拌混合并球磨处理，使锂氧化物与锰氧化物混匀，为二次混合料；将二次混合料置于混烧装置中进行混烧处理，控制混烧时温度700-800℃，时间8-15小时，冷却、过筛为尖晶石锰酸锂产品。