本发明涉及一种掺杂al离子包覆四硼酸锂制备锰酸锂的方法。
背景技术：
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近年来随着以电池为动力的电动混合型汽车与纯电动汽车的崛起，电池的需求量在增加，同时对电池的性能要求也在提高，锰酸锂（limn2o4）作为最理想的动力电池材料，它具有能量密度高、放电电压平稳、使用温度范围广、价格低廉、合成资源丰富等特点而被广泛开发使用；但是其高温循环性能差、比容量低、容量衰减快等特点同时也影响了它的发展。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高锰酸锂的高温循环性能、比容量和减少自身容量衰减性能的掺杂al离子包覆四硼酸锂制备锰酸锂的方法。
本发明的一种掺杂al离子包覆四硼酸锂制备锰酸锂的方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）将mno2、li2co3混合，锂含量与锰含量的摩尔比值为0.45-0.55；
（2）将步骤（1）中的混合物混合均匀后，在空气马弗炉中400-600℃的温度下烧结9-15h，冷却、破碎、过筛得到锰酸锂（limn2o4）；
（3）将步骤（2）中得到的锰酸锂材料和氧化铝按照化学计量比al3+/m=0.002-0.005均匀混合，其中m是锰酸锂的总含量；
（4）将混合好的物料在空气马弗炉中700-900℃的温度下进行15-30h二次烧结，再随炉温自然冷却，破碎，过筛，得到掺al3+的锰酸锂材料；
（5）再将步骤（4）中的掺al3+的锰酸锂材料加入到0.3-0.6mol/l的四硼酸锂（li2o-2b2o3）溶液中进行分散搅拌，该溶液于60-80℃水浴锅中持续搅拌2-4h，然后抽滤，干燥；
（6）将步骤（5）中干燥后的物料在300-450℃下焙烧3-5h后随炉冷却，取出后破碎，过筛，得到li2o-2b2o3包覆掺al3+的锰酸锂材料；
优选地，
所述步骤（1）中锂与锰的摩尔比值为0.52；
所述步骤（2）中烧结温度为500℃，保温时间为10h；
所述步骤（3）中al3+/m=0.003；
所述步骤（5）中溶液为0.4mol/l的四硼酸锂（li2o-2b2o3）溶液；
优选地，
所述步骤（1）中锂与锰的摩尔比值为0.45；
所述步骤（2）中烧结温度为400℃，保温时间为10h；
所述步骤（3）中al3+/m=0.003；
所述步骤（5）中溶液为0.4mol/l的四硼酸锂（li2o-2b2o3）溶液；
优选地，
所述步骤（1）中锂与锰的摩尔比值为0.50；
所述步骤（2）中烧结温度为500℃，保温时间为10h；
所述步骤（3）中al3+/m=0.003；
所述步骤（5）中溶液为0.4mol/l的四硼酸锂（li2o-2b2o3）溶液。
本发明掺杂al离子包覆四硼酸锂制备锰酸锂的方法，将al3+掺杂到锰酸锂里面并且在表面包覆li2o-2b2o3，制备过程中将得到的锰酸锂材料和氧化铝混合后进行二次烧结并合理的控制了烧结的条件得到掺al3+的锰酸锂材料，同时将其在四硼酸锂（li2o-2b2o3）的溶液中进行分散搅拌，而后干燥、破碎、筛选得到li2o-2b2o3包覆的锰酸锂，通过掺杂包覆的方法对锰酸锂性能进行改善，高温循环性能、比容量都有很大程度的提高，容量衰减也降低。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高锰酸锂的高温循环性能、比容量和减少自身容量衰减性能的al3+掺杂四硼酸锂（li2o-2b2o33）包覆锰酸锂的制备方法。
一种掺杂al离子包覆四硼酸锂制备锰酸锂的方法，包括以下步骤，
（1）将mno2、li2co3混合，锂含量与锰含量的摩尔比值为0.45-0.55；
（2）将步骤（1）中的混合物混合均匀后，在空气马弗炉中400-600℃的温度下烧结9-15h，冷却、破碎、过筛得到锰酸锂（limn2o4）；
（3）将步骤（2）中得到的锰酸锂材料和氧化铝按照化学计量比al3+/m=0.002-0.005均匀混合，其中m是锰酸锂的总含量；
（4）将混合好的物料在空气马弗炉中700-900℃的温度下进行15-30h二次烧结，再随炉温自然冷却，破碎，过筛，得到掺al3+的锰酸锂材料；
（5）再将步骤（4）中的掺al3+的锰酸锂材料加入到0.3-0.6mol/l的四硼酸锂（li2o-2b2o3）溶液中进行分散搅拌，该溶液于60-80℃水浴锅中持续搅拌2-4h，然后抽滤，干燥；
（6）将步骤（5）中干燥后的物料在300-450℃下焙烧3-5h后随炉冷却，取出后破碎，过筛，得到li2o-2b2o3包覆掺al3+的锰酸锂材料；
优选地，
所述步骤（1）中锂与锰的摩尔比值为0.52；
所述步骤（2）中烧结温度为500℃，保温时间为10h；
所述步骤（3）中al3+/m=0.003；
所述步骤（5）中溶液为0.4mol/l的四硼酸锂（li2o-2b2o3）溶液。
实施例一：
本发明的al3+掺杂li2o-2b2o3包覆锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将mno2、li2co3混合，锂与锰的摩尔比值为0.45；
（2）将步骤（1）中的混合物混合均匀后，在空气马弗炉中在400℃烧结9h，冷却破碎过筛后得到锰酸锂limn2o4；
（3）将步骤（2）中得到的锰酸锂材料和氧化铝在三维混料机中按照化学计量比al3+/m=0.003（其中，m锰酸锂）均匀混合，
（4）将混合好的物料在空气马弗炉中进行二次烧结，烧结过程是从室温到600℃，升温速率5℃/min，从600℃到700℃，升温速率2℃/min，在700℃温度环境下保温11h，再随炉温自然冷却，破碎，过筛，得到掺al3+的锰酸锂正极材料；
（5）再将步骤（4）中的掺al3+的锰酸锂材料加入到0.4mol/l的四硼酸锂（li2o-2b2o3）溶液中进行分散搅拌，该溶液于60℃水浴锅中持续搅拌2h，然后抽滤，干燥；
（6）将步骤（5）中干燥后的物料在300℃下焙烧3h后随炉冷却，取出后破碎，过筛，得四硼酸锂（li2o-2b2o3）包覆掺al3+的锰酸锂材料。
实施例二：
本发明的al3+掺杂li2o-2b2o3包覆锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将mno2、li2co3混合，锂与锰的摩尔比值为0.50；
（2）将步骤（1）中的混合物混合均匀后，在空气马弗炉中在500℃烧结10h，冷却破碎过筛后得到锰酸锂limn2o4；
（3）将步骤（2）中得到的锰酸锂材料和氧化铝在三维混料机中按照化学计量比al3+/m=0.003（其中，m锰酸锂）均匀混合，
（4）将混合好的物料在空气马弗炉中进行二次烧结，烧结过程是从室温到600℃，升温速率5℃/min，从600℃到780℃，升温速率2℃/min，在780℃温度环境下保温11h，再随炉温自然冷却，破碎，过筛，得到掺al3+的锰酸锂正极材料；
（5）再将步骤（4）中的掺al3+的锰酸锂材料加入到0.4mol/l的四硼酸锂（li2o-2b2o3）溶液中进行分散搅拌，该溶液于60℃水浴锅中持续搅拌2h，然后抽滤，干燥；
（6）将步骤（5）中干燥后的物料在400℃下焙烧4h后随炉冷却，取出后破碎，过筛，得四硼酸锂（li2o-2b2o3）包覆掺al3+的锰酸锂正极材料。