专利名称：尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法
技术领域：
本发明涉及一种尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，特别涉及尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法。
背景技术：
锂离子电池的高比能，高电压及低污染的特性，得到广泛应用。锂电池正极材料是决定锂离子电池的性能、价格及发展的主要因素。目前的锂离子电池正极材料主要是LiCoO2，由于钴资源贫乏，价格非常昂贵，因此寻找价格低廉且性能优良的替代材料就成为研究的热门领域。LiMn2O4被认为是最有竞争力的替代材料之一，但其循环性能较差限制了其应用。许多研究者对LiMn2O4循环容量损失机理进行研究，Mn溶解，Jann-Teller效应及电解液的分解被认为是导致LiMn2O4循环容量损失的最主要原因，于是人们对LiMn2O4进行了改进，以期抑制这些不利因素的发生，从而改善其性能。目前已经公开了一些改性处理方法，例如，用溶胶凝胶法在尖晶石型结构锂锰氧化物颗粒表面形成一种膜，将电解液与活性物颗粒隔开，这样可抑制电解液分解及锰的溶解，从而延长LiMn2O4的循环寿命。但是，这种溶胶凝胶法其工艺复杂，而且需要控制PH值等参数，工艺成本高，不易工业化。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是设计一种尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，其工艺简单，成本低，易于工业化生产，而所处理的LiMn2O4的循环寿命长。本发明的技术方案是，尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，其特征在于(1)将尖晶石结构锂锰氧化物和重量为尖晶石结构锂锰氧化物重量的0.1-6％的Co、Li、Cr、Zn、Mg、Al、Zr、Si元素中的一种或者两种化合物在聚丙烯酰胺分散剂中搅拌形成均匀的胶体，烘干后球磨，(2)将上述球磨后的物料在200-800℃下热处理2-20小时，冷却后过300目筛得到产品。聚丙烯酰胺为尖晶石结构锂锰氧化物重量的1-20％。元素Co、Li、Cr、Zn、Mg、Al、B、Zr、Si的化合物为氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、草酸盐或醋酸盐。本发明由于采用了高分子网络分散的处理方法，因而与现有技术比较具有工艺过程简单，成本低，适合工业生产且产品的循环寿命长的显著优点。
具体实施例方式本发明的基本原理如下利用高分子网络分散剂聚丙烯酰胺将加入元素Co、Li、Cr、Zn、Mg、Al、B、Zr、Si中的一种或两种氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、草酸盐或醋酸盐均匀分散于尖晶石型结构锂锰氧化物的表面，通过预热处理发生表面反应，在尖晶石型结构锂锰氧化物的表面形成一种保护层，将电解液与活性物颗粒隔开，这样就可抑制电解液分解及Mn的溶解，从而可以延长其循环寿命。
结合以下实施例对本发明作详细说明，实施例一步骤一、将重量为尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4重量10％的聚丙烯酰胺作为分散剂，加入尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4及其重量为1.5％的Al(OH3)，搅拌1-6小时，至形成均匀胶体。将分散好的料烘干，球磨。步骤二、将球磨的料在350℃热处理15小时。冷却后取出，过300目筛即得产品。
实施例二步骤一、将重量为尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4重量8％的聚丙烯酰胺作为分散剂，加入尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4及其重量为1.5％的ZnO，搅拌1-6小时，至形成均匀胶体。将分散好的料烘干，球磨。步骤二、将球磨的料在450℃热处理6小时。冷却后取出，过300目筛即得产品。
实施例三步骤一、将重量为尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4重量15％的聚丙烯酰胺作为分散剂，加入尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4及其重量为2％的MgCO3，搅拌1-6小时，至形成均匀胶体。将分散好的料烘干，球磨。步骤二、将球磨的料在600℃热处理6小时。冷却后取出，过300目筛即得产品。
实施例四步骤一、将重量为尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4重量5％的聚丙烯酰胺作为分散剂，加入尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4及其重量0.5％的Al2O3，搅拌1-6小时，至形成均匀胶体。将分散好的料烘干，球磨。步骤二、将球磨的料在650℃热处理5小时。冷却后取出，过300目筛即得产品。
实施例五步骤一、将重量为尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4重量8％的聚丙烯酰胺作为分散剂，加入尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4及其重量为2％的ZrO2，搅拌1-6小时，至形成均匀胶体。将分散好的料烘干，球磨。步骤二、将球磨的料在600℃热处理6小时。冷却后取出，过300目筛即得产品。
实施例六步骤一、将重量为尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4重量10％的聚丙烯酰胺作为分散剂，加入尖晶石结构锂锰氧化物Li1.05Mn2O4及其重量为2％的Co2O3，搅拌1-6小时，至形成均匀胶体。将分散好的料烘干，球磨。步骤二、将球磨的料在700℃热处理8小时。冷却后取出，过300目筛即得产品。
比较例一步骤一、按照化学式Li1.05Mn2O4中的Li/Mn摩尔比称量Li2CO3和电解MnO2，将所称取的粉料球磨混料2-6小时。步骤二、放置在高温炉中加热，在650℃和800℃分段烧结24小时，冷却后取出，过300目筛即得产品。
将上述方式制备的处理后锂离子电池正极材料与锂离子电池负极材料改性石墨，以偏氟乙烯为极板粘结剂，分别制成锂离子电池的正极片与负极片，以聚丙烯微孔为电机隔膜，以体积比为碳酸二甲酯∶碳酸二乙酯∶碳酸乙烯酯＝1∶1∶1的1M六氟磷酸锂为电解液组装成锂离子电池，室温下以0.2C率进行充放电测试，电压范围是3.0-4.5V，测试结果如下表1表1各实施例制备的锂离子电池正极材料的性能表
权利要求
1.尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，其特征在于(1)将尖晶石结构锂锰氧化物和重量为尖晶石结构锂锰氧化物重量的0.1-6％的Co、Li、Cr、Zn、Mg、Al、Zr、Si元素中的一种或者两种化合物在聚丙烯酰胺分散剂中搅拌形成均匀的胶体，烘干后球磨，(2)将上述球磨后的物料在200-800℃下热处理2-20小时，冷却后过300目筛得到产品。
2.根据权利要求1所述的尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，其特征在于聚丙烯酰胺为尖晶石结构锂锰氧化物重量的1-20％。
3.根据权利要求1所述的尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，其特征在于元素Co、Li、Cr、Zn、Mg、Al、B、Zr、Si的化合物为氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、草酸盐或醋酸盐。
全文摘要
本发明公开了一种尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，属于一种锰的化合物。本发明解决的技术问题是设计一种尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，其工艺简单，成本低，易于工业化生产而所处理的锂锰氧化物的循环寿命长。本发明的技术方案要点是，尖晶石结构锂锰氧化物的表面处理方法，(1)将尖晶石结构锂锰氧化物和重量为尖晶石结构锂锰氧化物重量的0.1－6％的Co、Li、Cr、Zn、Mg、Al、Zr、Si中的一种或者两种化合物在聚丙烯酰胺分散剂中搅拌形成均匀的胶体，烘干后球磨，(2)将上述球磨后的物料在200－800℃下热处理2－20小时，冷却后过300目筛得到产品。本发明用于制备离子电池正极材料。
文档编号C04B35/628GK1814573SQ20061001746
公开日2006年8月9日 申请日期2006年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者杨书廷, 赵丽, 李述中, 李超, 张金利, 崔成伟, 王涛, 张玉亮, 刘献印 申请人:新乡市中科科技有限公司