[发明专利]锂离子电池正极材料锰酸锂及掺杂锰酸锂的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料锰酸锂及掺杂锰酸锂的制备方法，属于锂离子电池正极材料技术领域。其技术方案为：将四氧化三锰或掺杂四氧化三锰与锂化合物按原子比n_Li∶n_Me＝0.4‑0.7研磨混合，其中Me为Mn、Cr、Ni，在马弗炉中于550‑700℃下预烧3‑10h后，在马弗炉中于700‑800℃下加热10‑30h，最后于650℃‑700℃下退火3‑10h，将合成的粉末研细即得锰酸锂或掺杂锰酸锂。本发明通过Mn₃O₄合成LiMn₂O₄不存在剧烈的结构变化，LiMn₂O₄的形成相对较为容易。与传统方法合成的锰酸锂相比，本发明的方法显著提高了锰酸锂的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料锰酸锂及掺杂锰酸锂的制备方法。

背景技术

锂电池具有电压高、能量密度高、自放电低、无记忆效应等优点，在现代社会得到了广泛应用。目前常用的正极材料是钴酸锂(LiCoO₂)、三元材料(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)、磷酸铁锂(LiFePO₄)和锰酸锂 (LiMn₂O₄)。钴酸锂因钴资源缺乏价格昂贵，成本远高于负极，占电池总成本的三分之一以上，使锂电池的大规模应用受到了限制，且钴酸锂还存在热稳定性差和安全问题。三元材料也存在价格较高且热稳定性差、电压平台低的问题。磷酸铁锂的问题是导电性差且密度太低；尖晶石锰酸锂具有成本低廉及对环境友好优势，但其循环性能差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池正极材料锰酸锂及掺杂锰酸锂的制备方法，以解决上述问题。

本发明的技术方案为：

锂离子电池正极材料锰酸锂及掺杂锰酸锂的制备方法，将四氧化三锰或掺杂四氧化三锰与锂化合物按原子比n_Li∶n_Me＝0.4-0.7研磨混合，其中Me 为Mn、Cr、Ni，在马弗炉中于550 -700℃下预烧3 -10h后，在马弗炉中于 700-800℃下加热10-30h，最后于650℃-700℃下退火3-10h，将合成的粉末研细即得锰酸锂或掺杂锰酸锂。

优选地，所述掺杂四氧化三锰的制备方法为：将硫酸锰与硫酸铬或者硫酸锰与硫酸镍配成溶液后，边搅拌边蒸干，于1000 - 1100℃下加热分解1-3h即得；或者将硫酸锰与硫酸铬或者硫酸锰与硫酸镍混合研磨，于1000 - 1100℃下加热分解1-3h即得；或者将氧化铬或氧化镍加入四氧化三锰中，混合研磨1-3h即得。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的Mn₃O₄和LiMn₂O₄都是尖晶石结构，通过Mn₃O₄合成LiMn₂O₄不存在剧烈的结构变化，LiMn₂O₄的形成相对较为容易。与传统方法合成的锰酸锂相比，本发明的方法显著提高了锰酸锂的循环性能。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种锂离子电池正极材料锰酸锂及掺杂锰酸锂的制备方法，将四氧化三锰或掺杂四氧化三锰与锂化合物按原子比n_Li∶n_Me＝0.4研磨混合，其中Me 为Mn，在马弗炉中于550℃下预烧3h后，在马弗炉中于 700℃下加热10h，最后于650℃下退火3h，将合成的粉末研细即得锰酸锂或掺杂锰酸锂。