一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料及其制备方法。该方法以柠檬酸为螯合剂，以氢氧化锂、氟化锂、醋酸锰和掺杂离子的金属盐为原料，采用溶胶凝胶法，通过控制制备过程中钴、铝的含量和煅烧温度，制备形貌规整和性能优良（尤其是高温循环性能）的共掺杂钴和铝两种金属离子的含氟富锂锰酸锂基正极材料。该锰酸锂基正极材料具有削掉顶点的八面体结构形貌、倍率性能优良和高温长寿命的特征。该材料在2 C和5 C倍率（55℃）下进行充/放电测试，其初始放电比容量分别达到116.9 mAh/g和112.6 mAh/g；在2 C和5 C充/放电倍率下，55℃循环800次，容量保持率都达到72%以上。

A long-life lithium manganate cathode material with specific composition and morphology and its preparation method

The present invention discloses a long-life lithium manganate cathode material with specific composition and morphology and its preparation method. The method using citric acid as a chelating agent with metal salts, lithium hydroxide, lithium fluoride, manganese acetate and doping ions as raw materials by sol gel method, the content and calcination temperature of cobalt and aluminum production process control system in the preparation of regular morphology and excellent performance (especially high temperature cycle performance of fluorine rich) lithium lithium manganese based cathode materials containing Co doped cobalt and aluminum two metal ions. The lithium manganese oxide based cathode material has the characteristics of eight surface structure, high rate performance and high temperature and long life. The material in the 2 C and 5 C rate (55 C) of the charge / discharge test, the initial discharge capacity reached 116.9 mAh/g and 112.6 mAh/g; in 2 C and 5 C charge / discharge rate under 55 DEG C to 800 cycles, the capacity retention rate is above 72%.

【技术实现步骤摘要】
一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料及其制备方法
本专利技术涉及电池正极材料领域，具体涉及一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池锰酸锂正极材料具有价格低、放电平台较高、安全性高、环境友好和易合成及具有三维通道等优点，适用于混合电动汽车及纯电动等领域。然而，锰酸锂正极材料的高温循环性能较差，阻碍了其进一步的大规模应用。目前，大多数研究者认为，影响锰酸锂高温循环性能比较差的原因主要是姜-泰勒效应，锰离子的溶解，电解液的分解以及高温煅烧导致的氧缺陷。因此，通过不同的方法来提高锰酸锂的高温性能成为锂离子电池正极材料的研究热点之一。针对锰酸锂高温容量的衰减，近年来，提出了各种各样的改性方法，如引入离子掺杂、采用表面包覆及改善电解液等。通过包覆能够改善锰酸锂的电化学性能，但是在包覆的过程中不能保证材料的一致均匀性，并且过程繁琐，不利于大规模工业生产。通过离子掺杂能够有效稳定MnO6八面体结构和抑制姜-泰勒效应。阳离子的掺杂是掺杂一些跟锰离子半径相差不大的过渡金属元素如Al、Co、Fe、Mg等，单一阳离子的掺杂能改善锰酸锂的循环稳定性，但是减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料，其特征在于，为共掺杂钴和铝两种金属离子的含氟富锂锰酸锂基正极材料，化学式为Li1.05Mn1.85Al0.05Co 0.05O3.9F0.1；材料的特定形貌为规整的、削掉顶点的八面体结构。

【技术特征摘要】
1.一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料，其特征在于，为共掺杂钴和铝两种金属离子的含氟富锂锰酸锂基正极材料，化学式为Li1.05Mn1.85Al0.05Co0.05O3.9F0.1；材料的特定形貌为规整的、削掉顶点的八面体结构。2.制备权利要求1所述的一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将氢氧化锂、氟化锂和柠檬酸溶于水中，并水浴加热下搅拌至完全溶解，再加入醋酸锰和掺杂离子的金属盐，溶解得到混合液；（2）往步骤（1）得到的混合液中逐滴加入氨水调节pH后，搅拌条件下进行加热，使水分蒸发，得到溶胶；将得到的溶胶置于真空干燥箱中干燥，得到干凝胶；（3）将步骤（2）得到的干凝胶研磨后置于空气气氛中煅烧，冷却至室温，得到所述的特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料。3.根据权利要求2所述的一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述掺杂离子的金属盐为硝酸铝和硝酸钴。4.根据权利要求2所述的一种特定组成和形貌特征的长寿命锰酸锂基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述氢氧化锂、氟化锂、醋酸锰和掺杂离子的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓远富，杨春香，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44