一种MnO2包覆的LiNi制造技术

本发明专利技术公开了一种MnO2包覆的LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种MnO2包覆的LiNi
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Mn
1.5
O4正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种MnO2包覆的LiNi
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Mn
1.5
O4正极材料及其制备方法，属于锂离子电池


技术介绍

[0002]由于尖晶石正极材料LiNi
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Mn
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O4具有高达5V左右的工作电压以及较好的电化学性能，LiNi
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Mn
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O4正极材料正受到越来越多的研究人员的关注，但其目前也存在一些问题，比如高温循环之后，尖晶石材料LiNi
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Mn
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O4的放电比容量下降明显，材料的循环性能以及可逆性也大大降低，在高倍率下测试出的电化学性能也不尽人意。
[0003]到目前为止有很多尖晶石材料LiNi
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Mn
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O4的包覆材料被报道，比如Jin Yi Shi等人采用溶胶凝胶法，用AlPO4来包覆LiNi
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Mn
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O4材料；AlF3也被用来包覆正极材料LiNi
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Mn
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O4，这些包覆材料非常有效的提升材料的电化学性能，电化学测试结果表明：包覆后的材料在高温下的可逆性以及稳定性得到很大的提升，因为包覆材料减少了材料内部副反应的发生。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决锂离子电池正极材料LiNi
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Mn
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O4在高温、高倍率下循环稳定性差的问题，本专利技术通过适量的MnO2包覆可以使得尖晶石材料的晶体结构更加稳定，从而提高其在高温高倍率下循环稳定性。
[0005]本专利技术首先提供了一种MnO2包覆的LiNi
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Mn
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O4正极材料的制备方法，其通式是xwt.％MnO2‑
LiNi
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Mn
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O4，其中，0＜x≤5，所述方法包括以下步骤：
[0006](1)将锂盐、镍盐、锰盐按照一定摩尔比称量之后，加入一定量溶剂，使混合的原料成为糊状，球磨2～5小时直至整个反应体系形成流变相，得到湿凝胶；
[0007](2)将步骤(1)得到的湿凝胶干燥，得到干凝胶；
[0008](3)将步骤(2)得到的干凝胶进行煅烧，升温至350～650℃，保温5～10个小时，得到前驱体；
[0009](4)将步骤(3)得到的前驱体置于球磨机中研磨1～3小时后进行煅烧，在富氧条件或空气气氛中在下进行煅烧，煅烧温度为700～900℃，煅烧时间为8～18小时，冷却后研磨，得到LiNi
0.5
Mn
1.5
O4正极材料；
[0010](5)按照xwt.％MnO2‑
LiNi
0.5
Mn
1.5
O4的计量称取一定量的硫酸锰和碳酸氢铵，将其分别溶于水中形成溶液；
[0011](6)将所制的LiNi
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Mn
1.5
O4材料与硫酸锰溶液混合并加入一定量的无水乙醇作为分散剂，搅拌1～5h后，逐滴加入碳酸氢铵溶液，继续搅拌1～5h，得到悬浊液；
[0012](7)将步骤(6)所得的悬浊液固液分离，并用无水乙醇和水进行洗涤至少三次，干燥后在300～600℃下煅烧3～10h，即得所述的MnO2包覆的LiNi
0.5
Mn
1.5
O4正极材料。
[0013]在一种实施方式中，x优选为1、3、5。
[0014]在一种实施方式中，所述锂盐、镍盐、锰盐的摩尔比为1.03:0.5:1.5，其中，锂盐过量3％的目的是防止高温煅烧下锂的少量挥发而造成锂元素的损失。
[0015]在一种实施方式中，所述锂盐为碳酸锂、硝酸锂、乙酸锂、氢氧化锂中的一种或多种。
[0016]在一种实施方式中，所述镍盐为乙酸镍、硝酸镍的一种或多种。
[0017]在一种实施方式中，所述锰盐为碳酸锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种或多种。
[0018]在一种实施方式中，步骤(1)中所述溶剂为无水乙醇或水中的一种或两种。
[0019]在一种实施方式中，步骤(2)中所述干燥在鼓风干燥箱中进行。
[0020]在一种实施方式中，步骤(2)所述干燥是指80～120℃条件下干燥10～12小时。
[0021]在一种实施方式中，步骤(2)中所述煅烧在马弗炉中进行，升温速度为3～8℃/min。
[0022]在一种实施方式中，步骤(4)中，升温速度为3～8℃/min。
[0023]在一种实施方式中，步骤(5)中所述富氧条件为氧气浓度大于21％。
[0024]在一种实施方式中，步骤(6)中在磁力搅拌器上搅拌，搅拌速度为1500r/min。
[0025]本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的MnO2包覆的LiNi
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Mn
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O4正极材料。
[0026]本专利技术还提供了包含上述MnO2包覆的LiNi
0.5
Mn
1.5
O4正极材料的锂离子电池。
[0027]有益效果：
[0028](1)本专利技术的制备方法简单，成本低，适合工业化生产，有一定的商业价值；
[0029](2)制备的材料高温循环性能优异，同时倍率性能也极佳，具有实际应用价值。
[0030](3)本专利技术首先采取化学沉积法制备出了MnO2包覆的尖晶石材料，XRD测试结果表明：MnO2颗粒包覆在材料晶体颗粒表面，未对材料内部的结构产生影响，SEM测试结果表明：当包覆量为1wt.％
‑
MnO2时，MnO2颗粒均匀的分布在尖晶石材料LiNi
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Mn
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O4表面并且颗粒大小适中，尖晶石材料的八面体轮廓依稀可见，电化学测试结果显示：(1)首次充放电表明，当MnO2包覆量为1wt.％时，其有最高的库伦效率为97.2％；(2)倍率性能测试结果表明，在倍率为5C时，MnO2包覆量为1wt.％时具有最高的放电比容量为86.2mAh
·
g
‑1；(3)25℃、1C条件下以及55℃、1C条件下的循环性能测试结果表明，MnO2包覆量为1wt.％时，材料的放电比容量以及50个循环之后的容量保持率都为所有材料中最高；(4)阻抗测试结果表明：MnO2包覆为1wt.％的材料5个循环之后的R
ct
为24.5Ω。
附图说明
[0031]图1为实施例1～4制备的正极材料xwt.％MnO2‑
LiNi
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Mn
1.5
O4(x＝0、1、3、5)的XRD图。
[0032]图2为实施1～4制备的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MnO2包覆的LiNi
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Mn
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O4正极材料的制备方法，其特征在于，通式是xwt.％MnO2‑
LiNi
0.5
Mn
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O4，其中，0＜x≤5，所述方法包括以下步骤：(1)将锂盐、镍盐、锰盐按照一定摩尔比称量之后，加入一定量溶剂，使混合的原料成为糊状，球磨2～5小时直至整个反应体系形成流变相，得到湿凝胶；(2)将步骤(1)得到的湿凝胶干燥，得到干凝胶；(3)将步骤(2)得到的干凝胶进行煅烧，升温至350～650℃，保温5～10个小时，得到前驱体；(4)将步骤(3)得到的前驱体置于球磨机中研磨1～3小时后进行煅烧，在富氧条件或空气气氛中在下进行煅烧，煅烧温度为700～900℃，煅烧时间为8～18小时，冷却后研磨，得到LiNi
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Mn
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O4正极材料；(5)按照xwt.％MnO2‑
LiNi
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Mn
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O4的计量称取一定量的硫酸锰和碳酸氢铵，将其分别溶于水中形成溶液；(6)将所制的LiNi
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Mn
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O4材料与硫酸锰溶液混合并加入一定量的无水乙醇作为分散剂，搅拌1～5h后，逐滴加入碳酸氢铵溶液，继续搅拌1～5h，得到悬浊液；(7)将步骤(6)所得的悬浊液固液分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海朗，桂林峰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：