一种Al掺杂改性的镍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Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法，以硝酸镍、硝酸锰和硝酸锂为原料，将三者加入柠檬酸溶液中，进行超声处理后经高频喷雾器喷出，喷出的雾状溶液在600℃快速干燥；干燥产物烧结后得到镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料制得镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料；然后将氧化铝粉末与所得镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料混合，并加入无水乙醇，超声后，烘干并烧结，得到Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粉末。该Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料在循环30次后比容量保持保持率为91.2％，极大提高了镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的循环稳定性能。

Preparation of Al Doped Nickel lithium manganate cathode material

The invention discloses a preparation method of Al doped modified nickel manganate LiNi0.5Mn1.5O4 cathode material. With nickel nitrate, manganese nitrate and lithium nitrate as raw materials, the three ones are added into the citric acid solution, and the spray is sprayed by high frequency spray after ultrasonic treatment, and the sprayed fog solution is quickly dried at 600 C, and the drying product is sintered. The LiNi0.5Mn1.5O4 positive material of lithium nickel manganate was prepared by LiNi0.5Mn1.5O4 cathode material of lithium manganate. Then the alumina powder was mixed with the obtained lithium manganate LiNi0.5Mn1.5O4 cathode material and added to the anhydrous ethanol. After ultrasonic, it was dried and sintered to obtain the Al doped lithium nickel manganese acid LiNi0.5Mn1.5O4 cathode material. The retention and retention rate of the Al doped LiNi0.5Mn1.5O4 cathode material was 91.2% after 30 cycles, which greatly improved the cyclic stability of the lithium manganate LiNi0.5Mn1.5O4 cathode material.

【技术实现步骤摘要】
一种Al掺杂改性的镍锰酸锂正极材料的制备方法
本专利技术涉及废气处理
，具体涉及一种Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法。
技术介绍
随着电动汽车的发展,对于电极材料的要求越来越高,尤其是正极材料,镍锰酸锂正极材料具有较高的电压平台,因此作为动力电池材料具有广泛的应用前景。目前，镍锰酸锂材料在使用中存在电化学循环性能比较差的问题。为解决这一问题，目前的研究主要集中在金属离子掺入替代部分锰离子，不同元素掺杂后镍锰酸锂材料的电压会发发生变化。镍锰酸锂的掺杂包括金属离子掺杂和非金属离子掺杂，金属离子的掺杂主要是采用与O-2键合能力较强的离子取代部分Ni2+,某些金属离子的掺入可以提高电池的工作电压，而掺入非金属离子主要是采用电负性大的离子取代部分O-2。MohamedAklalouch等采用燃烧法合成了LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4正极材料粉末，将蔗糖与反应原料混合后燃烧得到初步产物，初步产物在不同温度下进行结晶化处理，制备颗粒尺寸大小不同的粉末材料。研究者重点研究了不同颗粒尺寸的材料在25，55℃下的电化学性能，研究表明，合成温度较低、颗粒尺寸小的粉末表现出较高的容量，但是颗粒尺寸小的粉末表现出较差的循环稳定性，750℃条件下处理的材料在55℃下循环不到40次比容量降到80mAh/g以下。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法，以硝酸镍、硝酸锰和硝酸锂为原料，并加入柠檬酸，制得纯相镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料，并对该正极材料进行Al掺杂改性，所得Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料在循环30次后比容量保持保持率为91.2％，极大提高了镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的比容量保持率和循环稳定性能。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称取1.5g硝酸镍、2.72g硝酸锰和0.70g硝酸锂，将三者加入柠檬酸溶液中，然后在50℃下进行超声处理；(2)将所得超声后的混合溶液通过高频喷雾器喷出，喷出的雾状溶液在600℃快速干燥；干燥产物进行烧结，烧结后自然冷却至室温，得到镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料；(3)将氧化铝粉末与步骤(2)所得镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料混合，得到混合料一，在混合料一中加入无水乙醇，放在超声波中超声处理1h，超声频率为20KHz，将超声后的物质搅拌均匀，得到混合料二；(4)将步骤(3)所得混合料二放入烘箱中于50℃烘干，然后在800℃下烧结3h，得到Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.45Al0.05Mn1.5O4正极材料粉末。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法，其中，步骤(1)所述超声处理的超声频率为15-20KHz，超声时间为40min。前述的一种Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法，其中，步骤(2)在1000℃烧结2h。前述的一种Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法，其中，步骤(3)所述氧化铝与LiNi0.5Mn1.5O4的摩尔比为1:9，混合料一与无水乙醇的固液比为混合料一(g)：无水乙醇(ml)＝1:4。本专利技术以硝酸镍、硝酸锰和硝酸锂为原料，并加入柠檬酸，制得纯相镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料，在循环30次后，比容量保持率为70％，对该正极材料进行Al掺杂改性后，所得Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料在循环30次后比容量保持保持率为91.2％，极大提高了镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的比容量保持率和循环稳定性能。附图说明无具体实施方式以下参照具体的实施例来说明本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术，其不以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1(1)称取1.5g硝酸镍、2.72g硝酸锰和0.70g硝酸锂，将三者加入柠檬酸溶液中，然后在50℃下进行超声处理，超声频率为15-20KHz，超声时间为40min；(2)将所得超声后的混合溶液通过高频喷雾器喷出，喷出的雾状溶液在600℃快速干燥；干燥产物在1000℃烧结2h,烧结后自然冷却至室温，得到镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料；(3)将氧化铝粉末与步骤(2)所得镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料混合，得到混合料一，在混合料一中加入无水乙醇，放在超声波中超声处理1h，超声频率为20KHz，将超声后的物质搅拌均匀，得到混合料二；其中氧化铝与LiNi0.5Mn1.5O4的摩尔比为1:9，混合料一与无水乙醇的固液比为混合料一(g)：无水乙醇(ml)＝1:4；(4)将步骤(3)所得混合料二放入烘箱中于50℃烘干，然后在800℃下烧结3h，得到Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.45Al0.05Mn1.5O4正极材料粉末。经测试，所得纯相镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料首次放电比容量为140mAh/g,循环30次后，比容量为98mAh/g。Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.45Al0.05Mn1.5O4正极材料的首次放电比容量为148mAh/g,循环30次后，比容量保持在135mAh/g左右。说明对镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料进行Al掺杂改性后，提高了材料的比容量保持率和循环稳定性能。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术做任何形式上的限制，虽然本专利技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本专利技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的
技术实现思路
做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)称取1.5g硝酸镍、2.72g硝酸锰和0.70g硝酸锂，将三者加入柠檬酸溶液中，然后在50℃下进行超声处理；(2)将所得超声后的混合溶液通过高频喷雾器喷出，喷出的雾状溶液在600℃快速干燥；干燥产物进行烧结，烧结后自然冷却至室温，得到镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料；(3)将氧化铝粉末与步骤(2)所得镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料混合，得到混合料一，在混合料一中加入无水乙醇，放在超声波中超声处理1h，超声频率为20KHz，将超声后的物质搅拌均匀，得到混合料二；(4)将步骤(3)所得混合料二放入烘箱中于50℃烘干，然后在800℃下烧结3h，得到Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.45Al0.05Mn1.5O4正极材料粉末。

【技术特征摘要】
1.一种Al掺杂改性的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)称取1.5g硝酸镍、2.72g硝酸锰和0.70g硝酸锂，将三者加入柠檬酸溶液中，然后在50℃下进行超声处理；(2)将所得超声后的混合溶液通过高频喷雾器喷出，喷出的雾状溶液在600℃快速干燥；干燥产物进行烧结，烧结后自然冷却至室温，得到镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料；(3)将氧化铝粉末与步骤(2)所得镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料混合，得到混合料一，在混合料一中加入无水乙醇，放在超声波中超声处理1h，超声频率为20KHz，将超声后的物质搅拌均匀，得到混合料二；(4)将步骤(3)所得混合料二放入烘箱中于50℃烘干，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓凤，陶亚萍，韩礼刚，赵阿珂，杜军毅，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41