一种锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法，采用水热法包覆和直接搅拌法包覆两种方法；锂离子导体（锆酸锂、钛酸锂、硅酸锂）包覆层与主相尖晶石锰酸锂正极材料是在锂化反应过程中同时形成的，以改善包覆层与主相尖晶石锰酸锂正极材料之间的结合强度，并且包覆层厚度均匀，锂离子电池的倍率性能和循环稳定性获得显著改善，尤其是长程循环稳定性和高倍率性能。本发明专利技术能够改善尖晶石锰酸锂正极材料的倍率性能、循环稳定性能和高温性能；合成工艺简单，生产效率高，适宜规模化生产；具有反应物所需原料易得、无毒、成本低廉，生产过程无需特殊防护，反应条件容易控制，所得到的产物具有产量大、结果重复性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于尖晶石锰酸锂正极材料
，尤其涉及一种锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法。
技术介绍
尖晶石锰酸锂正极材料由于具有优异的能量密度和突出的高电压窗口在近年来受到人们的极大关注。特别是在需要迫切发展电动汽车的当下，尖晶石锰酸锂由于具有优异的安全性能和良好的价格优势在动力电池的开发领域中获得了重要的一席之地。但是，目前尖晶石锰酸锂正极材料并不能够完全满足电动汽车的需求，其中的技术难题主要有以下几个：1）尖晶石锰酸锂正极材料的循环稳定性不好；2）尖晶石锰酸锂正极材料的高温性能较差；3）尖晶石锰酸锂正极材料的金属离子易溶解；4）尖晶石锰酸锂正极材料与电解液的副反应使得材料表面钝化，造成倍率性能较差。因此，如何改进尖晶石锰酸锂正极材料，使其能够具有长循环稳定性、高倍率性能和良好的高温性能，是尖晶石锰酸锂正极材料领域的一个重要挑战。目前改进尖晶石锰酸锂正极材料性能的主要方法有表面包覆（即：在其表面包覆一层氧化物或其它惰性材料）、元素掺杂（如Al、Zr等金属元素）。这些方法在一定程度上可以提高倍率和循环稳定性，但是整体性能提升并不十分令人满意。并且传统的这些氧化物包覆材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法采用水热法包覆和直接搅拌法包覆两种方法；所述水热法包覆将得到的尖晶石锰酸锂前驱体分散在无水乙醇中，搅拌并超声分散，按照Zr 、Ti或Si︰Mn=α︰100的摩尔比例，加入质量百分比浓度为10%wt的Zr(OC4H9)4 、Ti(OC4H9)4或Si(OC2H5)4无水乙醇溶液，其中0.2≤α≤35，搅拌分散均匀，得到混合液，然后将混合液转入彻底干燥的聚四氟乙烯内衬的水热釜中热处理，自然冷却后，离心洗涤，将离心洗涤得到的沉淀物干燥，得到氧化物ZrO2 、TiO2或SiO2包覆的尖晶石锰酸...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法采用水热法包覆和直接搅拌法包覆两种方法；所述水热法包覆将得到的尖晶石锰酸锂前驱体分散在无水乙醇中，搅拌并超声分散，按照Zr、Ti或Si︰Mn=α︰100的摩尔比例，加入质量百分比浓度为10%wt的Zr(OC4H9)4、Ti(OC4H9)4或Si(OC2H5)4无水乙醇溶液，其中0.2≤α≤35，搅拌分散均匀，得到混合液，然后将混合液转入彻底干燥的聚四氟乙烯内衬的水热釜中热处理，自然冷却后，离心洗涤，将离心洗涤得到的沉淀物干燥，得到氧化物ZrO2、TiO2或SiO2包覆的尖晶石锰酸锂前驱体；所述直接搅拌法包覆将得到的尖晶石锰酸锂前驱体分散在无水乙醇中，加入氨水后搅拌并超声分散，按照Zr、Ti或Si:Mn=α:100的摩尔比例，加入质量百分比浓度为10%wt的Zr(OC4H9)4、Ti(OC4H9)4或Si(OC2H5)4无水乙醇溶液，其中0.2≤α≤35，搅拌分散均匀，得到混合液，然后将该混合液搅拌，待反应完全后离心洗涤，将离心洗涤得到的沉淀物干燥，得到氧化物ZrO2、TiO2或SiO2包覆的尖晶石锰酸锂前驱体。2.如权利要求1所述的锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述采用水热法将得到的尖晶石锰酸锂前驱体500mg分散在10mL无水乙醇中，搅拌并超声分散10分钟，按照Zr、Ti或Si︰Mn=α︰100的摩尔比例，加入质量百分比浓度为10%wt的Zr(OC4H9)4、Ti(OC4H9)4或Si(OC2H5)4无水乙醇溶液，其中0.2≤α≤35，搅拌分散均匀，得到混合液，然后将该混合液转入彻底干燥的聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在150～180℃下水热处理5～12小时，自然冷却后，离心洗涤，将离心洗涤得到的沉淀物在80℃下干燥12小时，得到氧化物ZrO2、TiO2或SiO2包覆的尖晶石锰酸锂前驱体。3.如权利要求1所述的锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述直接搅拌法包覆将得到的尖晶石锰酸锂前驱体按照1:x的质量比例分散在无水乙醇中，x>1，加入10μL~1mL氨水后搅拌并超声分散10分钟，按照Zr、Ti或Si:Mn=α:100的摩尔比例，加入质量百分比浓度为10%wt的Zr(OC4H9)4、Ti(OC4H9)4或Si(OC2H5)4无水乙醇溶液，其中0.2≤α≤35，搅拌分散均匀，得到混合液，然后将该混合液在25~75℃下300-700转速下搅拌24～72小时，待反应完全后离心洗涤，将离心洗涤得到的沉淀物在80℃下干燥12小时，得到氧化物ZrO2、TiO2或SiO2包覆的尖晶石锰酸锂前驱体。4.如权利要求1所述的锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述采用水热法的锂离子导体包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法包括以下步骤：步骤一，将锰的金属盐MnSO4、Mn(NO3)2或MnCl2或Mn(CH3COO)2与镍的金属盐NiSO4、Ni(NO3)2或NiCl2或Ni(CH3COO)2按照3:1的摩尔比例溶于50mL水中，使金属离子的总摩尔浓度为1~3mol/L，得到金属离子混合溶液，或将锰的金属盐MnSO4、Mn(NO3)2或MnCl2或Mn(CH3COO)2按照1~3mol/L的摩尔比例溶于50mL水中，得到金属离子混合溶液；配置摩尔浓度为1~3mol/L的K2C2O4、Na2C2O4或H2C2O4或(NH4)2C2O4或Na2CO3或K2CO3溶液50mL，磁力搅拌下将沉淀剂溶液加入到金属离子混合溶液中，产生沉淀物...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向峰，张继成，张恒，胡中波，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11