專利名稱：一種鋰離子動(dòng)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(dòng)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(dòng)力電池領(lǐng)域有巨大的發(fā)展?jié)摿Αｅi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(dòng)力鋰電池尤其是電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)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(jì)量比混合，用高溫固相法制備動(dòng)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(shí)，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L(zhǎng)i 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(dòng)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(dòng)力電池行業(yè)具有很好的發(fā)展前
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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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(dòng)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(jì)量比混合，用高溫固相法制備動(dòng)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(shí)，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L(zhǎng)i Mn=I 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鋰離子動(dòng)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(jì)量比混合，用高溫固相法制備動(dòng)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(dòng)力電池行業(yè)具有很好的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)H01M4/505GK102709545SQ20121019005
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)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(zhǎng)艷, 劉艷, 莊新娟, 彭愛國(guó), 肖偉, 賀周初 申請(qǐng)人:湖南化工研究院