一种长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的制备方法与流程

本发明涉及一种锂电池正极材料制备方法，具体涉及一种长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的制备方法.。

背景技术：

锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一，相比钴酸锂等传统正极材料，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，是理想的动力电池正极材料，但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，如今市场产品均为此种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方晶系，Fd3m空间群，理论比容量为148mAh/g，由于具有三维隧道结构，锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌，不会引起结构的塌陷，因而具有优异的倍率性能和稳定性，然而，随着科技和人们需求的提高，高容量、长循环的动力型锰酸锂已成为人们研究的焦点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足而提供一种高效的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的制备方法。

本发明提供一种长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将浓度为0.05mol/L～3mol/L锰盐的水溶液和浓度为2mol/L～8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；

(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为2mol/L～9mol/L的氧化剂，搅拌1～3min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；

(3)将球形二氧化锰和碳酸锂分散在有机溶剂中，球磨破碎，干燥，再在氧气气氛下进行一次烧结，得到锰酸锂正极材料前驱体；

(4)将步骤(3)中所得到的锰酸锂正极材料前驱体放入热等加压设备中烧制得到目标产物。

进一步地，步骤(2)中所述氧化剂为KMnO₄或KClO₄。

进一步地，所制备得到的产物为尖晶石型锰酸锂。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的制备方法，具有高效、快速、节能的特点，且通过该方法制备的高循环动力型锰酸锂正极材料具有容量高、高温稳定、循环性能好、压实密度高、充电速度快等优点。

附图说明

图1为实施例2所合成的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的X衍射图；

图2是实施例2所合成的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的SEM图；

图3为实施例2所合成的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的首次充放电曲线；

图4是实施例2所合成的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的室温循环特性曲线；

图5是实施例2所合成的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的高温循环特性曲线；

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，在热等静压操作步骤中，选择压力500Mpa、温度600℃、保温保压时间为5min，不构成对本发明专利保护范围的限制。

实施例1

本发明提供一种长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将浓度为0.05mol/L锰盐的水溶液和浓度为2mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；

(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为2mol/L的氧化剂，搅拌1min滴加稀酸，反应1min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；

(3)将球形二氧化锰和碳酸锂分散在有机溶剂中，球磨破碎，干燥，再在氧气气氛下进行一次烧结，得到锰酸锂正极材料前驱体；

(4)将步骤(3)中所得到的锰酸锂正极材料前驱体放入热等加压设备中烧制得到目标产物。

本实施例中，步骤(2)中所述氧化剂为KMnO₄。

本实施例中，所制备得到的产物为尖晶石型锰酸锂。

实施例2

(1)将浓度为3mol/L锰盐的水溶液和浓度为8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；

(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为9mol/L的氧化剂，搅拌1min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；

(3)将球形二氧化锰和碳酸锂分散在有机溶剂中，球磨破碎，干燥，再在氧气气氛下进行一次烧结，得到锰酸锂正极材料前驱体；

(4)将步骤(3)中所得到的锰酸锂正极材料前驱体放入热等加压设备中烧制得到目标产物。

本实施例中，步骤(2)中所述氧化剂为KMnO₄。

本实施例中，所制备得到的产物为尖晶石型锰酸锂。

实施例3

(1)将浓度为1mol/L锰盐的水溶液和浓度为8mol/L的碳酸盐的水溶液混合，搅拌反应15min，分离、洗涤、干燥后得到球形碳酸锰；

(2)将步骤(1)中所得球形碳酸锰分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加浓度为4mol/L的氧化剂，搅拌2min滴加稀酸，反应1～3min，分离、洗涤、干燥后得到球形二氧化锰；

(3)将球形二氧化锰和碳酸锂分散在有机溶剂中，球磨破碎，干燥，再在氧气气氛下进行一次烧结，得到锰酸锂正极材料前驱体；

(4)将步骤(3)中所得到的锰酸锂正极材料前驱体放入热等加压设备中烧制得到目标产物。

本实施例中，步骤(2)中所述氧化剂为KMnO₄。

本实施例中，所制备得到的产物为尖晶石型锰酸锂。

对实施例2所合成的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料进行分析如下：从图1和图2中可以看出在所选定的条件下合成的目标产物具有较高的结晶度，由图3所示，所合成的化合物具有较好的电化学性能，首次充电比容量达到420mAh/g，首次放电比容量达到400mAh/g，由图4所示所合成材料在室温条件下具有较为稳定的循环性能，经过40次循环仍保持在400mAh/g左右，由图5所示，在高温50℃条件下循环40次后放电比容量仍高于300mAh/g，经测量所合成材料压实密度可达3.8g/cm3，对该电池进行充电测试，完成充电时间为5-8min。

本发明提供一种长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料的制备方法具有高效、快速、节能的特点，且通过该合成方法合成的长寿命、高循环动力型锰酸锂正极材料NCA具有容量高、高温稳定、循环性能好、压实密度高、充电速度快等优点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。