專利名稱：一種鋰離子動力電池正極材料錳酸鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型鋰離子動力電池正極材料錳酸鋰的制備方法，屬于新能源材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
尖晶石型錳酸鋰具有較高的功率和能量密度，且資源豐富、成本低廉、耐過充/過放性能好，是最有希望替代鋰鈷氧化物的正極活性材料之一，特別是在鋰離子動力電池領(lǐng)域有巨大的發(fā)展?jié)摿?。錳源基礎(chǔ)材料的選取直接決定著錳酸鋰材料的性·能。目前，工業(yè)化生產(chǎn)錳酸鋰都采用電解二氧化錳(EMD)為錳源材料，但電解工藝決定了電解二氧化錳中鋰離子電池敏感雜質(zhì)含量較高、產(chǎn)品外觀難以改變，摻雜改性也難以突破，因此，目前用電解二氧化錳為錳源材料制備的錳酸鋰性能尚無法達(dá)到動力鋰電池尤其是電動汽車對動力鋰電池的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用化學(xué)二氧化錳和其它錳氧化物的混合物為錳源材料，與碳酸鋰進(jìn)行化學(xué)計量比混合，用高溫固相法制備動力電池正極材料用錳酸鋰的方法。所述其它錳氧化物是指三氧化二錳、四氧化三錳、電解二氧化錳中的一種或兩種的混合物；化學(xué)二氧化錳和其它錳氧化物的加料量按錳摩爾比為I : 0.5 2加料，當(dāng)其它錳氧化物為三氧化二錳、四氧化三錳、電解二氧化錳中的任意兩種時，其兩種錳氧化物的錳摩爾比是I : I ;碳酸鋰與錳源材料的摩爾比為Li Mn=I 2。本發(fā)明的具體操作工藝如下(I)按化學(xué)二氧化錳中錳含量其它錳氧化物中錳含量=1 0. 5 2的摩爾比稱取化學(xué)二氧化錳和其它錳氧化物，加入500ml蒸餾水，在40 100°C下攪拌0.5 5h，過濾，烘干，作為錳源材料備用。(2)按Li Mn = I 2的摩爾比稱取碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以5°C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，即得錳酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明采用化學(xué)二氧化錳和其它錳氧化物的混合物做為錳源材料制備鋰離子動力電池正極材料用錳酸鋰材料，通過控制錳源材料中各種錳氧化物的摩爾比，采用液相混合工藝來改善錳酸鋰材料的電化學(xué)性能，與傳統(tǒng)的以電解二氧化錳為錳源材料制備的錳酸鋰相比，本發(fā)明顯著提高了材料的電化學(xué)性能，在鋰離子動力電池行業(yè)具有很好的發(fā)展前
旦
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具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :稱取174g化學(xué)二氧化錳和76. 3g四氧化三錳，加入500ml蒸餾水，放在攪拌器上升溫至40°C，攪拌0. 5h，過濾，烘干，作為錳源材料備用。按Li Mn=I 2的摩爾比稱取Illg碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以50C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品，電化學(xué)性能檢測其首次放電比容量為112 mAh/g (放電倍率1C)，500次循環(huán)容量保持率為85%。實(shí)施例2 :稱取174g化學(xué)二氧化錳和79g三氧化二錳，加入500ml蒸餾水，放在攪拌器上升溫至60°C，攪拌2h，過濾，烘干，作為錳源材料備用。按Li Mn=I 2的摩爾比稱取Illg碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以50C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品，電化學(xué)性能檢測其首次放電比容量為110 mAh/g (放電倍率1C)，500次循環(huán)容量保持率為87%。實(shí)施例3 :稱取174g化學(xué)二氧化錳和87g電解二氧化錳，加入500ml蒸餾水，放在攪拌器上升溫至80°C，攪拌3h，過濾，烘干，作為錳源材料備用。 按Li Mn=I 2的摩爾比稱取Illg碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以50C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品，電化學(xué)性能檢測其首次放電比容量為115 mAh/g (放電倍率1C)，500次循環(huán)容量保持率為83%。實(shí)施例4 :稱取87g化學(xué)二氧化錳和152. 6g四氧化三錳，加入500ml蒸餾水，放在攪拌器上升溫至100°C，攪拌5h，過濾，烘干，作為錳源材料備用。按Li Mn=I 2的摩爾比稱取Illg碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以50C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品，電化學(xué)性能檢測其首次放電比容量為112 mAh/g (放電倍率1C)，500次循環(huán)容量保持率為84%。實(shí)施例5 :稱取130. 5g化學(xué)二氧化錳、65. 25g電解二氧化錳和57. 25g四氧化三錳，加入500ml蒸餾水，放在攪拌器上升溫至80°C，攪拌3h，過濾，烘干，作為錳源材料備用。按Li Mn=I 2的摩爾比稱取Illg碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以50C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品，電化學(xué)性能檢測其首次放電比容量為118 mAh/g (放電倍率1C)，500次循環(huán)容量保持率為90%。實(shí)施例6 :稱取130. 5g化學(xué)二氧化錳、57. 25g四氧化三錳和59. 25g三氧化二錳，加入500ml蒸餾水，放在攪拌器上升溫至60°C，攪拌5h，過濾，烘干，作為錳源材料備用。按Li Mn=I 2的摩爾比稱取Illg碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以50C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品，電化學(xué)性能檢測其首次放電比容量為115 mAh/g (放電倍率1C)，500次循環(huán)容量保持率為88%。實(shí)施例7 :稱取130. 5g化學(xué)二氧化錳、65. 25g電解二氧化錳和59. 25g三氧化二錳，加入500ml蒸餾水，放在攪拌器上升溫至10(TC，攪拌lh，過濾，烘干，作為錳源材料備用。按Li Mn=I 2的摩爾比稱取Illg碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以5°C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品，電化學(xué)性能檢測其首次放電比容量為116mAh/g (放電倍率1C)，500次循環(huán)容量保持率為87%。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子動力電池正極材料錳酸鋰的制備方法，其特征在于用化學(xué)二氧化錳和其它錳氧化物的混合物為錳源材料，與碳酸鋰進(jìn)行化學(xué)計量比混合，用高溫固相法制備動力電池正極材料用錳酸鋰，所述其它錳氧化物是指三氧化二錳、四氧化三錳、電解二氧化錳中的一種或兩種；化學(xué)二氧化錳和其它錳氧化物的加料量按錳摩爾比為I : 0. 5 2加料，當(dāng)其它錳氧化物為三氧化二錳、四氧化三錳、電解二氧化錳中的任意兩種時，其兩種錳氧化物的錳摩爾比是I : I ;碳酸鋰與錳源材料的摩爾比為Li Mn=I 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鋰離子動力電池正極材料錳酸鋰的制備方法，其特征在于具體操作工藝如下 (1)按化學(xué)二氧化錳中錳含量其它錳氧化物中錳含量=1 0.5 2的摩爾比稱取化學(xué)二氧化猛和其它猛氧化物，加入500ml蒸懼水,在40 100°C下攪拌0. 5 5h,過濾,烘干，作為錳源材料備用； (2)按Li Mn = I 2的摩爾比稱取碳酸鋰，與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以.50C /min的速度升溫至450°C，保溫2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至750°C保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用化學(xué)二氧化錳和其它錳氧化物的混合物為錳源材料，與碳酸鋰進(jìn)行化學(xué)計量比混合，用高溫固相法制備動力電池正極材料用錳酸鋰的方法。將碳酸鋰與錳源材料混合研磨，在煅燒爐中以5℃/min的速度升溫至450℃保溫2h，繼續(xù)以5℃/min的速度升溫至750℃保溫20h，隨爐冷卻至室溫，過300目篩即得錳酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明通過控制錳源材料中錳氧化物的摩爾比改善錳酸鋰材料的電化學(xué)性能，與傳統(tǒng)錳源材料電解二氧化錳相比，本發(fā)明顯著提高了錳酸鋰材料的電化學(xué)性能，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，在鋰離子動力電池行業(yè)具有很好的發(fā)展前景。
文檔編號H01M4/505GK102709545SQ20121019005
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者余長艷, 劉艷, 莊新娟, 彭愛國, 肖偉, 賀周初 申請人:湖南化工研究院