本發(fā)明涉及一種鋰電池正極材料制備方法，具體涉及一種長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的制備方法.。

背景技術(shù)：

錳酸鋰是較有前景的鋰離子正極材料之一，相比鈷酸鋰等傳統(tǒng)正極材料，錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無(wú)污染、安全性好、倍率性能好等優(yōu)點(diǎn)，是理想的動(dòng)力電池正極材料，但其較差的循環(huán)性能及電化學(xué)穩(wěn)定性卻大大限制了其產(chǎn)業(yè)化。錳酸鋰主要包括尖晶石型錳酸鋰和層狀結(jié)構(gòu)錳酸鋰，其中尖晶石型錳酸鋰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，如今市場(chǎng)產(chǎn)品均為此種結(jié)構(gòu)。尖晶石型錳酸鋰屬于立方晶系，F(xiàn)d3m空間群，理論比容量為148mAh/g，由于具有三維隧道結(jié)構(gòu)，鋰離子可以可逆地從尖晶石晶格中脫嵌，不會(huì)引起結(jié)構(gòu)的塌陷，因而具有優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定性，然而，隨著科技和人們需求的提高，高容量、長(zhǎng)循環(huán)的動(dòng)力型錳酸鋰已成為人們研究的焦點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種高效的長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的制備方法。

本發(fā)明提供一種長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將濃度為0.05mol/L～3mol/L錳鹽的水溶液和濃度為2mol/L～8mol/L的碳酸鹽的水溶液混合，攪拌反應(yīng)15min，分離、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳；

(2)將步驟(1)中所得球形碳酸錳分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加濃度為2mol/L～9mol/L的氧化劑，攪拌1～3min滴加稀酸，反應(yīng)1～3min，分離、洗滌、干燥后得到球形二氧化錳；

(3)將球形二氧化錳和碳酸鋰分散在有機(jī)溶劑中，球磨破碎，干燥，再在氧氣氣氛下進(jìn)行一次燒結(jié)，得到錳酸鋰正極材料前驅(qū)體；

(4)將步驟(3)中所得到的錳酸鋰正極材料前驅(qū)體放入熱等加壓設(shè)備中燒制得到目標(biāo)產(chǎn)物。

進(jìn)一步地，步驟(2)中所述氧化劑為KMnO₄或KClO₄。

進(jìn)一步地，所制備得到的產(chǎn)物為尖晶石型錳酸鋰。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供一種長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的制備方法，具有高效、快速、節(jié)能的特點(diǎn)，且通過該方法制備的高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料具有容量高、高溫穩(wěn)定、循環(huán)性能好、壓實(shí)密度高、充電速度快等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例2所合成的長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的X衍射圖；

圖2是實(shí)施例2所合成的長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的SEM圖；

圖3為實(shí)施例2所合成的長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的首次充放電曲線；

圖4是實(shí)施例2所合成的長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的室溫循環(huán)特性曲線；

圖5是實(shí)施例2所合成的長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的高溫循環(huán)特性曲線；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖具體闡明本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖僅供參考和說(shuō)明使用，在熱等靜壓操作步驟中，選擇壓力500Mpa、溫度600℃、保溫保壓時(shí)間為5min，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供一種長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將濃度為0.05mol/L錳鹽的水溶液和濃度為2mol/L的碳酸鹽的水溶液混合，攪拌反應(yīng)15min，分離、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳；

(2)將步驟(1)中所得球形碳酸錳分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加濃度為2mol/L的氧化劑，攪拌1min滴加稀酸，反應(yīng)1min，分離、洗滌、干燥后得到球形二氧化錳；

(3)將球形二氧化錳和碳酸鋰分散在有機(jī)溶劑中，球磨破碎，干燥，再在氧氣氣氛下進(jìn)行一次燒結(jié)，得到錳酸鋰正極材料前驅(qū)體；

(4)將步驟(3)中所得到的錳酸鋰正極材料前驅(qū)體放入熱等加壓設(shè)備中燒制得到目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例中，步驟(2)中所述氧化劑為KMnO₄。

本實(shí)施例中，所制備得到的產(chǎn)物為尖晶石型錳酸鋰。

實(shí)施例2

(1)將濃度為3mol/L錳鹽的水溶液和濃度為8mol/L的碳酸鹽的水溶液混合，攪拌反應(yīng)15min，分離、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳；

(2)將步驟(1)中所得球形碳酸錳分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加濃度為9mol/L的氧化劑，攪拌1min滴加稀酸，反應(yīng)1～3min，分離、洗滌、干燥后得到球形二氧化錳；

(3)將球形二氧化錳和碳酸鋰分散在有機(jī)溶劑中，球磨破碎，干燥，再在氧氣氣氛下進(jìn)行一次燒結(jié)，得到錳酸鋰正極材料前驅(qū)體；

(4)將步驟(3)中所得到的錳酸鋰正極材料前驅(qū)體放入熱等加壓設(shè)備中燒制得到目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例中，步驟(2)中所述氧化劑為KMnO₄。

本實(shí)施例中，所制備得到的產(chǎn)物為尖晶石型錳酸鋰。

實(shí)施例3

(1)將濃度為1mol/L錳鹽的水溶液和濃度為8mol/L的碳酸鹽的水溶液混合，攪拌反應(yīng)15min，分離、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳；

(2)將步驟(1)中所得球形碳酸錳分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加濃度為4mol/L的氧化劑，攪拌2min滴加稀酸，反應(yīng)1～3min，分離、洗滌、干燥后得到球形二氧化錳；

(3)將球形二氧化錳和碳酸鋰分散在有機(jī)溶劑中，球磨破碎，干燥，再在氧氣氣氛下進(jìn)行一次燒結(jié)，得到錳酸鋰正極材料前驅(qū)體；

(4)將步驟(3)中所得到的錳酸鋰正極材料前驅(qū)體放入熱等加壓設(shè)備中燒制得到目標(biāo)產(chǎn)物。

本實(shí)施例中，步驟(2)中所述氧化劑為KMnO₄。

本實(shí)施例中，所制備得到的產(chǎn)物為尖晶石型錳酸鋰。

對(duì)實(shí)施例2所合成的長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料進(jìn)行分析如下：從圖1和圖2中可以看出在所選定的條件下合成的目標(biāo)產(chǎn)物具有較高的結(jié)晶度，由圖3所示，所合成的化合物具有較好的電化學(xué)性能，首次充電比容量達(dá)到420mAh/g，首次放電比容量達(dá)到400mAh/g，由圖4所示所合成材料在室溫條件下具有較為穩(wěn)定的循環(huán)性能，經(jīng)過40次循環(huán)仍保持在400mAh/g左右，由圖5所示，在高溫50℃條件下循環(huán)40次后放電比容量仍高于300mAh/g，經(jīng)測(cè)量所合成材料壓實(shí)密度可達(dá)3.8g/cm3，對(duì)該電池進(jìn)行充電測(cè)試，完成充電時(shí)間為5-8min。

本發(fā)明提供一種長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料的制備方法具有高效、快速、節(jié)能的特點(diǎn)，且通過該合成方法合成的長(zhǎng)壽命、高循環(huán)動(dòng)力型錳酸鋰正極材料NCA具有容量高、高溫穩(wěn)定、循環(huán)性能好、壓實(shí)密度高、充電速度快等優(yōu)點(diǎn)。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。