本发明专利技术公开了一种锂离子电池锰酸锂正极材料改善微结构的方法，采用两步烧结法对锰酸锂进行煅烧，目的是改善普通烧结过程中微观粒子大小不统一的问题。本发明专利技术相比于传统的普通煅烧工艺的材料，其颗粒更加均一，能够有效地散逸充放电过程中的电子和离子，增强材料的动力学特性，从而增大材料的放电容量。此外，本发明专利技术克服了传统烧结过程中粒子不均一的缺点，能够获得颗粒均一和混合传导的锰酸锂正极材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种微观结构改性的锰酸锂正极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池以高能量密度，高的能量输出，零排放等特点成为目前未来发展电动机车的必然趋势。目前使用的锂离子电池正极材料包括LiCo02、LiMn2O4以及LiFePO 4等材料，其中LiMn2O4正极材料，因其具有资源丰富，成本低，无污染等等优点受到广泛关注。但是LiMn2O4循环性能较差，容量衰减严重，造成这种现象的原因可能是由于微结构不稳定，形成氧空位造成的，更为重要的是颗粒不均一，过大的颗粒相互碰撞导致破碎颗粒，无法涂布以及性能下降。为了改善这些缺点，一般对其进行长时间退火进行处理，以及造粒为稍大颗粒，但是颗粒不均一现象仍然无法改变。解决循环性能差的问题，目前研宄较多的是进行金属位取代，添加助磨剂等都表明表面碳包覆能够提高电极的稳定性，但是金属取代带来的负面效应则是比容量性能降低。更为重要的是，采用过多的金属离子取代在合成过程中容易造成杂项，合成单项的锰酸锂尖晶石材料较为困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种微观结构改性的锰酸锂正极材料的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现: ，所述的锰酸锂正极材料的改性方法包括以下步骤: (1)配比原料:将锂盐、镍盐和锰盐按照一定配比配制LiMrvxNixO4的预混粉体； (2)制备前驱体:采用固相反应法将上述原料球磨获得锰酸锂前驱体； (3)快速烧结:将步骤2的前驱体进行高温快速烧结； (4)退火处理:将步骤3烧结的材料快速降温到低温区域进行退火处理，得到改性后的镍锰酸锂正极材料。优选的，所述步骤I中LiMn2_xNix04的预混粉体材料x的取值范围分别为0〈x〈2。优选的，所述步骤3高温烧结温度为1000-1100°C，所述步骤4低温退火温度为680-720 °C。优选的，所述步骤3高温烧结时间为10min_5h，步骤4低温退火时间为10_24h。优选的，所述步骤I中的锂盐为硝酸锂、碳酸锂、醋酸锂等的一种或者几种混合物；镍盐和锰盐为硝酸盐、氯化物、乙酸盐等的一种或者几种混合物。本专利技术的有益效果:使用本专利技术的两步煅烧工艺能够明显改善材料微观颗粒，形成均一稳定的锰酸锂尖晶石结构。本专利技术所使用的两步煅烧工艺制备工艺简单，价格低廉。同时克服了传统煅烧过程需要长时间保温的缺点。【附图说明】图1为本专利技术实施例1中两步煅烧工艺后的材料微观结构。图2为本专利技术实施例2中两步煅烧工艺后的材料微观结构。图3为本专利技术实施例3中两步煅烧工艺后的材料微观结构。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。下面从中挑选部分实验方案结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1: 将固相反应法制备的锰酸锂前驱体材料置于快速烧结炉中进行高温1100°c煅烧1min后，快速降温，降温速度为20°C /min至710°C进行保温退火，退火时间为12h，而后自然降温至室温后，得到两步煅烧工艺处理后的尖晶石材料。微观结构如图1所示，材料具有明显的尖晶石典型颗粒形状，颗粒大小为200-500nm，结构较为均一。实施例2: 将固相反应法制备的锰酸锂前驱体材料置于快速烧结炉中进行高温1100°c煅烧Ih后，快速降温，降温速度为20°c /min至710°C进行保温退火，退火时间为12h，而后自然降温至室温后，得到两步煅烧工艺处理后的尖晶石材料。微观结构如图2所示，材料具有明显的尖晶石典型颗粒形状，颗粒大小为2um，结构较为均一。实施例3: 将固相反应法制备的锰酸锂前驱体材料置于快速烧结炉中进行高温1050°C煅烧5h后，快速降温，降温速度为20°C /min至710°C进行保温退火，退火时间为12h，而后自然降温至室温后，得到两步煅烧工艺处理后的尖晶石材料。微观结构如图3所示，材料具有明显的尖晶石典型颗粒形状，颗粒大小为3-5um，结构较为均一。以上内容仅仅是对本专利技术结构所作的举例和说明，所属本
的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离专利技术的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本专利技术的保护范围。【主权项】1.，其特征在于，所述的锰酸锂正极材料的改性方法包括以下步骤: (1)配比原料:将锂盐、镍盐和锰盐按照一定配比配制LiMrvxNixO4的预混粉体； (2)制备前驱体:采用固相反应法将上述原料球磨获得锰酸锂前驱体； (3)快速烧结:将步骤2的前驱体进行高温快速烧结； (4)退火处理:将步骤3烧结的材料快速降温到低温区域进行退火处理，得到改性后的镍锰酸锂正极材料。2.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤I中LiMn2_xNix04的预混粉体材料x的取值范围分别为0〈x〈2。3.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤3高温烧结温度为1000-1100 °C，所述步骤4低温退火温度为680-720 °C。4.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤3高温烧结时间为10min-5h，步骤4低温退火时间为10_24h。5.根据权利要求1所述，其特征在于，所述步骤I中的锂盐为硝酸锂、碳酸锂、醋酸锂等的一种或者几种混合物；镍盐和锰盐为硝酸盐、氯化物、乙酸盐等的一种或者几种混合物。【专利摘要】本专利技术公开了一种锂离子电池锰酸锂正极材料改善微结构的方法，采用两步烧结法对锰酸锂进行煅烧，目的是改善普通烧结过程中微观粒子大小不统一的问题。本专利技术相比于传统的普通煅烧工艺的材料，其颗粒更加均一，能够有效地散逸充放电过程中的电子和离子，增强材料的动力学特性，从而增大材料的放电容量。此外，本专利技术克服了传统烧结过程中粒子不均一的缺点，能够获得颗粒均一和混合传导的锰酸锂正极材料。【IPC分类】H01M4-505【公开号】CN104868117【申请号】CN201510237500【专利技术人】饶媛媛 【申请人】合肥国轩高科动力能源股份公司【公开日】2015年8月26日【申请日】2015年5月11日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池锰酸锂正极材料的改性制备方法，其特征在于， 所述的锰酸锂正极材料的改性方法包括以下步骤：（1）配比原料：将锂盐、镍盐和锰盐按照一定配比配制LiMn2‑xNixO4的预混粉体；（2）制备前驱体：采用固相反应法将上述原料球磨获得锰酸锂前驱体；（3）快速烧结：将步骤2的前驱体进行高温快速烧结；（4）退火处理：将步骤3烧结的材料快速降温到低温区域进行退火处理，得到改性后的镍锰酸锂正极材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：饶媛媛，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源股份公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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