一种包覆锰酸锂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种包覆锰酸锂的制备方法，包括制备金属氧化物；将锰酸锂加入水中，搅拌分散形成悬浊液，并调节悬浊液pH值为6～8；将制备的金属氧化物加入所述悬浊液中，搅拌0.8～1.5小时；将步骤3中的产物离心洗涤烘干，并经煅烧得到金属氧化物包覆锰酸锂。本发明专利技术的技术方案在水体系下合成出纳米尺度且厚度均匀的锰酸锂包覆层，与常规方法合成的LiMn2O4相比，具有更好的高温循环性能。当应用于锂离子电池时，能够提高电池的稳定性以及寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料
，涉及一种用作锂离子电池正极材料的金属氧化物包覆锰酸锂LiMn2O4的合成方法。
技术介绍
随着石油资源的日趋枯竭和环境污染的日益加剧，以电池为动力的混合型电动汽车及纯电动汽车已经成为全球性的热点话题。近期，世界各国对电动汽车的发展都给予了重大支持，并制定了相应的发展计划，期望以此来缓解越来越严重的能源危机和大气环境污染问题。目前，大型锂离子电池被认为是最具有潜力的汽车动力电池。国内外诸多汽车生产厂家正在着手于车用锂离子电池的研究，并已经实现了部分商业化。尖晶石型锰酸锂具有热稳定性好、耐过充电、大电流充放电性能优越、资源丰富且对环境友好等优点，其因此成为车用大型锂离子电池的理想正极材料。近年来，尖晶石型锰酸锂在电动汽车领域已经被普遍接受，并进入产业化阶段。例如，丰田、本田、日产等汽车公司所生产的电动汽车都使用了以尖晶石型锰酸为正极的锂离子锂电池。三菱汽车于2009年7月推出的“1-MiEV”电动汽车，也采用锰酸锂作为锂离子电池的正极材料。随着电动汽车的逐步发展，对尖晶石型锰酸锂的稳定性能以及循环寿命要求也逐步提高。尖晶石型锰酸锂由于其结构特点导致循环性能比较差，尤其是高温循环性能需要进一步提闻。包覆猛酸裡，即具有包覆层的猛酸裡。包覆是提闻尖晶石型猛酸裡LiMn2O4闻温性能的重要途径之一。包覆的厚度以及均匀程度决定了包覆质量，它们会影响电池最终性能。用常规的方法来合成具有均匀厚度以及纳米尺度包覆层是比较困难的。现有的LiMn2O4正极材料的包覆方法主要有以下两类。第一类机械混合烧结法，该方法合成工艺简单，只需将活性物质和包覆材料机械混合后，低温煅烧即可得产物，但是该法制备的材料，包覆层厚度难以控制，包覆不均匀，在电池充放电过程中容易出现局部电流过高的问题，而且该方法制备的包覆层与活性材料表面结合力差，没有起到减小活性物质与电解液接触的作用。第二类熔盐法，这种方法合成工艺简单，包覆层与活性材料的结合力也有所提升，但是可用的包覆材料非常有限，像氧化物等具有高熔点的材料就不适合该方法，而且，该方法制备的包覆层厚度也不均匀。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了。为达到上述目的，具体技术方案如下:，包括以下步骤:步骤I，制备金属氧化物；步骤2，将锰酸锂加入水中，搅拌分散形成悬浊液，并调节悬浊液pH值为6?8 ;步骤3，将制备的金属氧化物加入所述悬浊液中，搅拌0.8?1.5小时；步骤4，将步骤3中的产物离心洗涤烘干，并经煅烧得到金属氧化物包覆锰酸锂。优选的，所述步骤2中的锰酸锂为尖晶石型锰酸锂。优选的，所述步骤2中的锰酸锂进行一元或多元其他金属元素掺杂M，形成掺杂化合物 LiMxMn2_x04。优选的，所述步骤2中的掺杂元素M包括元素周期表中的第一、第二主元素和过渡金属元素和稀土元素。优选的，所述步骤I中的金属氧化物为二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二镧或三氧化二铁中的一种或多种。优选的，所述步骤I中的金属氧化物为锐钛矿二氧化钛或金红石二氧化钛。优选的，所述步骤2中通过稀硫酸调节pH值。优选的，所述步骤4中煅烧的温度≤500°C。优选的，所述步骤4中通过控制使得锰酸锂的包覆层的厚度≤20nm。优选的，所述金属氧化物包覆锰酸锂应用于锂电池的正极材料。相对于现有技术，本专利技术的技术方案在水体系下合成出纳米尺度且厚度均匀的锰酸锂包覆层，与常规方法合成 的LiMn2O4相比，具有更好的高温循环性能。当应用于锂离子电池时，能够提高电池的稳定性以及寿命。【附图说明】构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1为本专利技术实施例合成包覆量为1%的B型二氧化钛包覆LiMn2O4颗粒的透射电镜不意图；图2为本专利技术实施例合成包覆量为5%的B型二氧化钛包覆LiMn2O4颗粒的透射电镜不意图；图3为本专利技术实施例合成包覆量为10%的B型二氧化钛包覆LiMn2O4颗粒的透射电镜示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下将结合附图对本专利技术的实施例做具体阐释。本专利技术的实施例的，包括:制备金属氧化物；将锰酸锂加入水中，搅拌分散形成悬浊液，并调节悬浊液PH值为6~8 ;将制备的金属氧化物加入所述悬浊液中，搅拌0.8~1.5小时使其吸附在锰酸锂LiMn2O4表面；将步骤3中的产物离心洗涤烘干，并经煅烧得到金属氧化物包覆锰酸锂。本专利技术实施例采用的金属氧化物为二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二镧或三氧化二铁等。优选为二氧化钛，包括A型或B型的锐钛矿二氧化钛或金红石二氧化钛。锰酸锂LiMn2O4优选为尖晶石型锰酸锂LiMn2O4,还可进行一元或多元其他金属元素掺杂，形成掺杂化合物LiMxMn2-x04。这里掺杂元素(M)包括元素周期表中的第一、第二主元素和过渡金属元素和稀土元素，例如Na、K、Zn2+、Mg2+、A13+、Cu2+、Co3+、Cr3+、Fe3+、V4+> La3+ 等。具体实施例如下:实施例1首先，配制体积比为2:1的双氧水氨水混合溶液，将200-300目的钛粉加到上述水溶液中，搅拌一个小时。再在该溶液中加入乙醇酸，80°C搅拌两个小时。接着，将上述溶液转移到水热釜中，160°C反两个小时。将制备得到的B型二氧化钛离心洗涤，烘干备用。将用传统固相法制备得到的LiMn2O4加入到一定的水中，搅拌分散，并用稀硫酸将溶液的PH值调到6-8。将一定量的B型二氧化钛加入到上述悬浊液中，搅拌一个小时。将制备得到的产物离心洗涤烘干，最后经过低温煅烧(< 500°C)制备得到B型二氧化钛包覆尖晶石型锰酸锂 LiMn204。实施例2首先，配制50mllmmol/L醋酸铝水溶液，将0.5_2mL氨水缓慢滴入该溶液中，搅拌一个小时，然后离心洗涤，烘干。接着，将固体粉末在空气中煅烧，160°C保温一个小时。用传统固相法制备得到的LiMn2O4加入到一定的水中，搅拌分散，并用稀硫酸将溶液的PH值调到6-8。将一定量的三氧化二铝粉末加入到上述悬浊液中，搅拌一个小时。将制备得到的产物离心洗涤烘干，最后经过低温煅烧(< 500°C)制备得到氧化铝包覆尖晶石型锰酸锂LiMn2O4O实施例3首先，配制50mllmmol/L醋酸铁水溶液，将0.5_2mL氨水缓慢滴入该溶液中，搅拌一个小时，然后离心洗涤，烘干。接着，将固体粉末在空气中煅烧，160°C保温一个小时。用传统固相法制备得到的LiMn2O4加入到一定的水中，搅拌分散，并用稀硫酸将溶液的PH值调到6-8。将一定量的三氧化二铁粉末加入到上述悬浊液中，搅拌一个小时。将制备得到的产物离心洗涤烘干，最后经过低温煅烧(< 500°C)制备得到氧化铝包覆尖晶石型锰酸锂LiMn2O4O本专利技术的实施例通过控制加入的金属氧化物的量及反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包覆锰酸锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，制备金属氧化物；步骤2，将锰酸锂加入水中，搅拌分散形成悬浊液，并调节悬浊液pH值为6～8；步骤3，将制备的金属氧化物加入所述悬浊液中，搅拌0.8～1.5小时；步骤4，将步骤3中的产物离心洗涤烘干，并经煅烧得到金属氧化物包覆锰酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种包覆锰酸锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，制备金属氧化物； 步骤2，将锰酸锂加入水中，搅拌分散形成悬浊液，并调节悬浊液pH值为6~8 ; 步骤3，将制备的金属氧化物加入所述悬浊液中，搅拌0.8~1.5小时；步骤4，将步骤3中的产物离心洗涤烘干，并经煅烧得到金属氧化物包覆锰酸锂。2.如权利要求1所述的包覆锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的锰酸锂为尖晶石型锰酸锂。3.如权利要求2所述的包覆锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的锰酸锂进行一兀或多兀其他金属兀素掺杂M,形成掺杂化合物LiMxMn2_x04。4.如权利要求3所述的包覆锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的掺杂元素M包括元素周期表中的第一、第二主元素和过渡金属元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖文俊，刘佳丽，李佳，姚一一，丁柳柳，强璐，余爱水，商业盛，苏秀丽，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31