[发明专利]高性能锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能锂离子电池正极材料的制备方法，它属于电化学、无机合成和电子产品技术领域。

背景技术

锂离子电池是近几年脱颖而出的最新一代高比能量化学电源，它一出现以其强大生命力广泛用于移动通讯、便携式手提计算机、摄像机、照像机、便携式仪器仪表等领域，也是各国大力研究的电动汽车首选配套电源。在锂离子电池发展和制造过程中，正极材料制备是关键技术之一。各国研究机构和电池制造厂家都投入大量人力、物力研制各种具有容量大、电位高的正极材料，研究最多的是以过渡金属为主的氧化物，如LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄，LiCoO₂材料已是成熟产品，在日本已有广泛应用。但LiCoO2材料价格偏高，进口成品材料1200～1600元/Kg，以它作正极材料制造的锂离子电池价格昂贵，使得应用范围受到一定限制。LiNiO₂和LiMn₂O₄不仅具有与LiCoO₂相当的电化学性能，而且具有明显的价格优势，LiMn₂O₄比LiNiO₂价格更低，更具应用前景。因而倍受各国电化学行业的关注，是目前锂离子电池正极材料研究的热点。J.M.Tarascom等人报导了以Li₂CO₃或LiNO₃和电解MnO₂为原料合成LiMn₂O₄[J.Electrochem.Soc.141，No.6，June1994，1421-1431]，该方法需在800℃下分两次分别合成24h和48h，然后再以5～10℃/h的速度冷却，所得产物的工作电位为4.2～3.0V。文献[J.PowerSource，41(1993)305～314]报导的方法合成时间则更长。文献[J.Electrochem.Soc.Vol 138 No.10(1991).2859-2868]报导了以Li2CO3、MnO2为原料，在600～1100℃间不同温度下合成LiMn₂O₄的方法，所得产物的比容量为90～105mAh/g。其它文献公开的方法，或者是合成温度高，时间长，或者是所得产物的性能指标不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备锂离子电池正极材料LiMn₂O₄的新方法，该方法应在保证产品质量的稳定性、可靠性和均匀性的前提下，从国内廉价原材料出发，具有生产成本低，工艺简单，适合于规模化生产的特点。

为实现上述目的所采用的技术措施是：