一种锶盐掺杂镍锰酸锂的锂离子电池正极材料制备方法
【专利说明】
[0001]【技术领域】
本发明涉及电池材料技术领域，特别涉及一种锶盐掺杂镍锰酸锂的锂离子电池正极材料制备方法。
[0002]【【背景技术】】
尖晶石型镍锰酸锂是在尖晶石型锰酸锂基础上发展起来的，与锰酸锂一样是具有三维锂离子通道的正极材料，可逆容量为146.7mAh/g，与锰酸锂的相差不大，但电压平台为4.7-5.1V左右，比锰酸锂的4V电压平台要高出20%以上，且高温下的循环稳定性也比原有的锰酸锂有了质的提升。在锂离子电池充放电循环过程中，镍锰酸锂材料中Mn3+离子易溶解于离子型的有机电解液溶中，导致材料的导电性能差、利用率低、阻碍了锂离子的扩散慢，由此导致电池的可逆性能比较差、循环过程中容量保持率低、高温下或者大倍率下的循环性能差等问题。通常的解决方法之一，在镍锰酸锂材料中掺杂与Li+、Ni2+、Mn4+、02-等离子作用力更强的其他离子占据相应位置，与O结合形成比Mn-O键能更稳定的化学键来稳定镍锰酸锂晶格结构，有效地抑制因Mn3+溶解于电解液使镍锰酸锂晶格塌陷的问题，从而可以提高电池的可逆性能和循环过程中容量保持率；其解决方法之二，在镍锰酸锂材料的表面包覆一层与电解液直接接触的保护材料，可有抑制高价态的金属离子对电解液的氧化作用，使得电解液更加稳定，还能在一定的程度上阻止Mn3+的溶出，起到保护材料稳定性作用的同时，还能够提高材料的导电性、高温下或者大倍率下的循环过程中的稳定性能和容量保持率。
[0003]综上所述，现有技术存在如下不足之处:
1、不能有效解决锰离子的溶解，从而导致电池循环性能较差；
2、掺杂的其它元素离子，如Cr、Co、Fe等，由于离子价态在电池的氧化还原电化学反应过程中变化较大，且不同价态的离子半径差异较大，易导致循环过程中的晶格畸变，从而使电池性能整体变差；
3、对尖晶石结构的镍锰酸锂进行表面包覆，包覆层所包覆的区域大小以及包覆层的厚度均匀性不一。
[0004]【
【发明内容】
】
本发明的目的在于提供一种锶盐掺杂镍锰酸锂的锂离子电池正极材料制备方法，解决现有技术中工艺复杂，操作难，能耗高，成本高，所得产品电学特性较差的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种锶盐掺杂镍锰酸锂的锂离子电池正极材料制备方法，所述方法包括如下步骤:
A、原料的准备:将锂盐材料、锰盐材料、镍盐材料和锶盐材料，按锂盐:锰盐:镍盐:锶盐=10-30%:20-60%:20-40%:2-10%的质量百分比准确称量，分别溶于300_500ml去离子水或酸中得到相应的锂盐溶液、锰盐溶液、镍盐溶液和锶盐溶液；
B、反应合成:将锂盐、锰盐、镍盐、锶盐溶液，按锰盐、镍盐、锂盐、锶盐的顺序放入容器中，高速搅拌3-6个小时直至溶液出现絮状产物，再用超声波震动直至絮状产物粘稠度一样，使絮状产物形成均一的状态，将絮状混合溶液移至反应釜中，在温度为180-300°C、压力为0.5-2MPa的环境下恒温反应12-18小时，然后自然冷却到室温，将反应釜中的产物先用去离子水后用无水乙醇洗涤，重复洗涤3-5次，得到产物A ;
C、高温烧结:将产物A在真空干燥箱中80-150°C恒温干燥6-12小时，得到干燥产物B，再将产物B放入气氛炉中，在750°C恒温，氧气流量0.1-0.5L/min的环境下氧化煅烧4_8小时，最终得到掺杂有锶的尖晶石结构的镍锰酸锂。
[0006]本发明的进一步技术方案是:步骤A中所述锂盐材料为金属锂、氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氢氧化锂、氯化锂、硫酸锂、硝酸锂中的一种或多种，所述锰盐材料为金属锰、氧化锰、碳酸锰、醋酸锰、氢氧化锰、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或多种，所述镍盐材料为金属镍、氧化镍、碳酸镍、醋酸镍、氢氧化镍、氯化镍、硫酸镍、硝酸镍中的一种或多种，所述锶盐材料为金属锶、氧化锶、乙酸锶、氯化锶、硫酸锶、硝酸锶中的一种或多种。
[0007]本发明的有益效果是:本发明产物是三元金属氧化物新正极材料，该材料与Li或C组成锂离子电池，具有较高的比容量、高倍率特性和良好的循环性能；且该材料的电学特性一致性较好，工艺简单，成本较低，无需复杂昂贵的制备设备。
[0008]【【附图说明】】
图1是本发明所述一种锶盐掺杂镍锰酸锂的锂离子电池正极材料一较佳实施的XRD
图；
图2是本发明所述一种锶盐掺杂镍锰酸锂的锂离子电池正极材料一较佳实施的SEM
图；
图3是本发明所述一种锶盐掺杂镍锰酸锂的锂离子电池正极材料一较佳实施的充放电测试图。
[0009]【【具体实施方式】】
下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的说明。
[0010]一种锶盐掺杂镍锰酸锂的锂离子电池正极材料制备方法，所述方法包括如下步骤:
A、原料的准备:将锂盐材料、锰盐材料、镍盐材料和锶盐材料，按锂盐:锰盐:镍盐:锶盐=10-30%:20-60%:20-40%:2-10%的质量百分比准确称量，分别溶于300_500ml去离子水或酸中得到相应的锂盐溶液、锰盐溶液、镍盐溶液和锶盐溶液；
B、反应合成:将锂盐、锰盐、镍盐、锶盐溶液，按锰盐、镍盐、锂盐、锶盐的顺序放入容器中，高速搅拌3-6个小时直至溶液出现絮状产物，再用超声波震动直至絮状产物粘稠度一样，使絮状产物形成均一的状态，将絮状混合溶液移至反应釜中，在温度为180-300°C、压力为0.5-2MPa的环境下恒温反应12-18小时，然后自然冷却到室温，将反应釜中的产物先用去离子水后用无水乙醇洗涤，重复洗涤3-5次，得到产物A ;
C、高温烧结:将产物A在真空干燥箱中80-150°C恒温干燥6-12小时，得到干燥产物B，再将产物B放入气氛炉中，在750°C恒温，氧气流量0.1-0.5L/min的环境下氧化煅烧4_8小时，最终得到掺杂有锶的尖晶石结构的镍锰酸锂。
[0011]步骤A中所述锂盐材料为金属锂、氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氢氧化锂、氯化锂、硫酸锂、硝酸锂中的一种或多种，所述锰盐材料为金属锰、氧化锰、碳酸锰、醋酸锰、氢氧化锰、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或多种，所述镍盐材料为金属镍、氧化镍、碳酸镍、醋酸镍、氢氧化镍、氯化镍、硫酸镍、硝酸镍中的一种或多种，所述锶盐材料为金属锶、氧化锶、乙酸锶、氯化锶、硫酸锶、硝酸锶中的一种或多种。
[0012]在本发明优选的一个实施例中:将氧化锂、醋酸锰、氧化镍、氧化锶按氧化锂:醋酸锰:氧化镍:氧化锶=20%: