专利名称：一种锂离子电池正极材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种电池正极材料的制备方法，特别涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的制备方法为首先按化学通式Li(1+x)MyMn(2-x-y)，进行配比制成阴极合金材料，其中M为过渡金属元素，-0.2≤x≤0.2，0≤y≤0.5；在氧分压为0.01-100Torr，温度为0-1000℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加100V-50kV的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为1-1000mA/cm2，激发频率为0.5-35MHz。
由于本发明采用等离子体汽相反应法直接将合金金属形成等离子体，然后与氧气反应，实现了原子级的均匀混合，不仅反应产物没有杂相，而且产物粒度小，粒径分散型也小。
具体实施例方式
实施例1，首先将Li和Mn按化学式Li1.2Mn1.8进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为100Torr，温度为1000℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加100V的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为700mA/cm2，激发频率为0.5MHz，所制得的锂离子电池正极材料为Li1.2Mn1.8O4。
实施例2，首先将Li、过渡金属元素Co和Mn按化学式Li1Co0.5Mn1.5进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为80Torr，温度为0℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加50kV的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为700mA/cm2，激发频率为20MHz，所制得的锂离子电池正极材料为Li1Co0.5Mn1.5O4。
实施例3，首先将Li、过渡金属元素Cr和Mn按化学式Li1.1Cr0.1Mn1.8进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为50Torr，温度为800℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加30kV的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为500mA/cm2，激发频率为15MHz，所制得的锂离子电池正极材料为Li1.1Cr0.1Mn1.8O4。
实施例4，首先将Li、过渡金属元素Ni和Mn按化学式Li0.9Ni0.2Mn1.9进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为20Torr，温度为500℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加10kV的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为1mA/cm2，激发频率为30MHz，所制得的锂离子电池正极材料为Li0.9Ni0.2Mn1.9O4。
实施例5，首先将Li、过渡金属元素Co和Mn按化学式Li0.8Co0.4Mn1.8进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为10Torr，温度为300℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加800V的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为1000mA/cm2，激发频率为1MHz，所制得的锂离子电池正极材料为Li0.8Co0.4Mn1.8O4。
实施例6，首先将Li、过渡金属元素Cr和Mn按化学通式LiNi0.3Mn1.7进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为0.01Torr，温度为600℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加300V的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为400mA/cm2，激发频率为0.5MHz，所制得的锂离子电池正极材料为LiCr0.3Mn1.7O4。
本发明制得的锂离子电池正极材料的化学通式为Li(1+x)MyMn(2-x-y)，(其中M为过渡金属元素的一种或多种，-0.2≤x≤0.2，0≤y≤0.5)具有较为完整的尖晶石晶型结构、粒度均匀、粒型规则、平均粒径小于150纳米，充放电容量比现有固相法制备的同种材料高20％以上，容量循环衰减率减小10％以上。
权利要求
1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于1)首先将Li、过渡金属元素M和Mn按化学通式Li(1+x)MyMn(2-x-y)进行配比制成阴极合金材料，-0.2≤x≤0.2，0≤y≤0.5；2)在氧分压为0.01-100Torr，温度为0-1000℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加100V-50kV的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为1-1000mA/cm2，激发频率为0.5-35MHz。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于所说的阴极合金材料的配比中-0.1≤x≤0.1，0≤y≤0.4。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于所说的阴极材料等离子化中温度为100-800℃、氧分压为1-90Torr，施加电压为300V-45kV，放电电流密度为100-900mA/cm2，激发频率为10-30MHz。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于所说的过渡金属元素M为Co、Ni、Cr。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于首先将Li和Mn按化学式Li1.2Mn1.8进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为100Torr，温度为1000℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加100V的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为700mA/cm2，激发频率为0.5MHz。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于首先将Li、过渡金属元素Co和Mn按化学式Li1Co0.5Mn1.5进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为80Torr，温度为0℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加50kV的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为700mA/cm2，激发频率为20MHz。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于首先将Li、过渡金属元素Cr和Mn按化学式Li1.1Cr0.1Mn1.8进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为50Torr，温度为800℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加30kV的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为500mA/cm2，激发频率为15MHz。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于首先将Li、过渡金属元素Ni和Mn按化学式Li0.9Ni0.2Mn1.9进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为20Torr，温度为500℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加10kV的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为1mA/cm2，激发频率为30MHz。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于首先将Li、过渡金属元素Co和Mn按化学式Li0.8Co0.4Mn1.8进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为10Torr，温度为300℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加800V的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为1000mA/cm2，激发频率为1MHz。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于首先将Li、过渡金属元素Cr和Mn按化学通式LiCr0.3Mn1.7进行配比制成阴极合金材料；在氧分压为0.01Torr，温度为600℃的等离子体反应室内，对阴极合金材料施加300V的电压将阴极合金材料等离子化，其中放电电流密度为400mA/cm2，激发频率为0.5MHz。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池正极材料的制备方法，首先将Li、过渡金属元素M和Mn按化学通式Li
文档编号H01M4/58GK1431728SQ03114478
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月29日 优先权日2003年1月29日
发明者徐友龙 申请人:西安交通大学