镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于电极材料，具体是镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、锂离子电池以其高电压、高能量密度、循环寿命长、安全性能好、成本低廉等优点在电脑、相机和移动电话等便携式电子设备上已经得到了广泛的应用。

2、尖晶石型锰酸锂正极材料除有锂离子电池的优点外，还具有价格低廉、原料来源广泛、不污染环境，尖晶石型锰酸锂被认为是具有良好应用前景的锂电池正极材料之一。但目前以锰酸锂为正极材料的锂电池在存储或放电循环过程中存在明显的电容量衰减现象，阻碍了锰酸锂材料的广泛应用，尤其是限制了其在电动汽车上的应用。因此，需要寻求一种对尖晶石锰酸锂材料有效包覆的新方法，以克服上述技术问题，获得性能优异、稳定的锂离子电池正极材料。

3、cn202111649067提供了一种银纳米颗粒包覆锰酸锂正极材料的制备方法，该银纳米颗粒包覆层不仅具有优异的电子导电性和低的锂离子扩散势垒，而且不与电解液中的微量氢氟酸发生反应，增强锰酸锂正极材料的电化学性能。但是银属于贵金属，增加了成本，不便于产业化。

4、cn202211743016提供了多元碳包覆锰酸锂及其制备方法，其多元碳包覆锰酸锂具有较高的导电性能、倍率性能、循环性能和安全性能。但是通过碳纳米管层和硬碳层的双层包覆，成本太高，并且合成条件苛刻，不便于产业化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

2、本发明还提供了一种镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料。

3、本发明还提供了上述正极材料的应用。

4、具体如下，本发明第一方面提供了镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、将锰酸锂和镁铝凝胶混合后，固液分离，收集固相，干燥后制得前驱体；

6、s2、将步骤s1所得前驱体烧结；

7、所述镁铝凝胶的制备方法，由以下步骤组成：

8、将异丙醇镁、异丙醇铝和乙醇混合；

9、所述烧结的温度为800℃～900℃；

10、所述烧结的时间为1h～12h。

11、根据本发明制备方法技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：

12、本发明的方法获得的镁铝尖晶石(mgo·al2o3)包覆改性锰酸锂正极材料，其镁铝尖晶石包覆层具有与材料本身一样的晶体结构，有利于材料结构的稳定，有利于锂离子的传输，保证了材料具有较高的比容量；而且同时该镁铝尖晶石(mgo·al2o3)包覆层起到隔离电解液的作用，保证了材料具有好的高温循环性能。

13、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中所述烧结的时间为3h～6h。

14、根据本发明的一些实施方式，所述异丙醇镁与所述锰酸锂的质量比为0.05～0.25:100。

15、根据本发明的一些实施方式，所述异丙醇镁与所述异丙醇铝的摩尔比为1:2～4。

16、根据本发明的一些实施方式，所述异丙醇镁、异丙醇铝的摩尔比为1：2、1：3或1：4中的一种。

17、根据本发明的一些实施方式，所述异丙醇镁和所述乙醇的质量比为1:100～400。

18、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中所述干燥的时间为2h～5h。

19、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中所述干燥的温度为70℃～90℃。

20、根据本发明的一些实施方式，所述锰酸锂的制备方法，由以下步骤组成：

21、将锂源和锰源混合后煅烧。

22、根据本发明的一些实施方式，所述锰源中锰与锂源中锂的摩尔比为1:0.5～0.6。

23、根据本发明的一些实施方式，所述锰源为二氧化锰和四氧化三锰中的至少一种。

24、根据本发明的一些实施方式，所述锂源为碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种。

25、根据本发明的一些实施方式，所述煅烧的温度为600℃～900℃。

26、根据本发明的一些实施方式，所述煅烧的温度为700℃～800℃。

27、根据本发明的一些实施方式，所述煅烧的时间为5h～30h。

28、根据本发明的一些实施方式，所述煅烧的时间为10h～20h。

29、本发明第二方面提供了上述制备方法制得的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料。

30、本发明第三方面提供了上述镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料在制备锂离子电池中的应用。

31、根据本发明的一些实施方式，所述锂离子电池的工作温度为-10℃～60℃。

32、根据本发明的一些实施方式，所述锂离子电池的工作温度为-10℃～50℃。

技术特征：

1.镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述异丙醇镁与所述锰酸锂的质量比为0.05～0.25:100。

3.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述异丙醇镁与所述异丙醇铝的摩尔比为1:2～4。

4.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述干燥的时间为2h～5h。

5.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述干燥的温度为70℃～90℃。

6.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锰酸锂的制备方法，由以下步骤组成：

7.根据权利要求6所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锰源中锰与锂源中锂的摩尔比为1:0.5～0.6。

8.根据权利要求6所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为600℃～900℃。

9.如权利要求1至8任一项所述制备方法制得的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料。

10.如权利要求9所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料在制备锂离子电池中的应用。

技术总结
本发明公开了镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料及其制备方法与应用，涉及电极材料技术领域，该方法包括以下步骤：S1、将锰酸锂和镁铝凝胶混合后，固液分离，收集固相，干燥后制得前驱体；S2、将步骤S1所得前驱体烧结；镁铝凝胶的制备方法，由以下步骤组成：将异丙醇镁、异丙醇铝和乙醇混合；烧结的温度为800℃～900℃；烧结的时间为1h～12h。本发明的方法获得的镁铝尖晶石(MgO·Al2O3)包覆改性锰酸锂正极材料，其镁铝尖晶石包覆层具有与材料本身一样的晶体结构，有利于材料结构的稳定，有利于锂离子的传输，保证了材料具有较高的比容量。

技术研发人员：周宇,周彤,江剑兵,马博凯,马子阳,谢鑫炎,王涛
受保护的技术使用者：湘潭电化科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14