[发明专利]一种具尖晶石结构的锂镍锰阴极材料的制造方法及其用途

摘要

一种具尖晶石结构的锂镍锰阴极材料的制备方法，是以固相法或喷雾干燥法合成磷酸锂铁锰阴极材料，尤其在合成过程中对锂镍锰阴极材料进行改性，该方法可有效改善及提高磷酸锂铁锰活性物质的导电度，也使得所制得的锂镍锰阴极材料具有非常好的高功率特性与良好的充/放循环寿命，在进行高速率充/放电下，具有极佳的稳定性及克电容量，适用于做为二次锂离子电池的阴极。

主权项

一种具尖晶石结构的锂镍锰阴极材料的制造方法，其包括以下步骤：1)选择锂源、镍源及锰源为原料；其中，锂源:镍源:锰源的摩尔比为1:y:2‑y，且0<y<1；2)基于步骤1)的原料总重量，选择使用量介于1～80wt％的螫合剂；其中，所述螫合剂选自柠檬酸(CA)、己二酸、抗坏血酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、硬脂酸(SA)、草酸、月桂酸、聚乙烯吡咯啶(PVP)、聚乙烯醇(PVA)或呋喃中的一种或它们的混合；3)将选择的锂源、镍源、锰源及螫合剂四种原料直接做固相混合形成锂镍锰阴极材料前驱物；4)对锂镍锰阴极材料前驱物进行下列改性制备工艺中的一种或多种；a)选用球径尺寸介于0.1～0.3mm的研磨球或锆球进行细磨或超细磨锂镍锰阴极材料前驱物；b)基于步骤1)的原料总重量，选择使用量介于1～80wt％的碳源和/或导电碳材，对锂镍锰阴极材料前驱物的表面进行包覆碳层改性；c)对锂镍锰阴极材料前驱物的表面涂布上一层改性层；所述改性层的披覆量，基于步骤1)的原料总重量，介于0.1～20wt％；d)对锂镍锰阴极材料前驱物掺杂一种或以上的选定阳离子；所述阳离子的掺合量，介于0.01～20mol％；5)将经过步骤4)改性制备工艺的锂镍锰阴极材料前驱物置入高温炉，在空气中或通入纯氧气的环境中，在煅烧温度800～1000℃下进行第一阶段煅烧热处理，经持续热处理5～25小时后，降温至500～700℃下，在空气中进行第二阶段煅烧热处理，经恒温热处理5～25小时后，待高温炉降至室温，即制得分子式为LiNiyMn2‑yO4且0<y<1的具尖晶石结构的锂镍锰阴极材料。