一种改善锰酸锂循环寿命的方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种改善锰酸锂循环寿命的方法。所述制备方法包括：(1)将普通锰酸锂、锰源、锂源、镁源和溶剂放入行星球磨机进行充分混合，得到混合物料A；(2)将步骤(1)中得到的混合物料A干燥，随后放入马弗炉中烧结，得到烧结产物B；(3)将步骤(2)中得到的烧结产物B自然冷却，过筛得到成品锰酸锂。所述成品锰酸锂包括主体内核和包覆在主体内核表面的包覆材料，所述主体化学式为LiMn2O4，所述包覆材料为镁锰酸锂，化学式为Li

【技术实现步骤摘要】
一种改善锰酸锂循环寿命的方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，特别涉及一种改善锰酸锂循环寿命的方法。

技术介绍

[0002]常见的电池材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等几种，其中锰酸锂正极材料因具有原料丰富、价格低廉、平台电压高、倍率性能好、安全性好等优势，有望占有更大的市场份额。然而相对于其他正极材料，锰酸锂材料也具有一个突出的缺点，即在电池的使用过程中容量衰减较为严重，导致循环性能比较差。大量研究表明，锰酸锂容量衰减的主要原因是锰酸锂正极与电解液发生了副反应并导致部分锰离子的溶解。因此，人们尝试通过掺杂、包覆等方法克服锰酸锂的这一缺陷，以期提升其循环性能。申请号为CN201110300123.3的专利是先对锰酸锂进行掺杂改性，然后用含有Ti或Al的化合物对锰酸锂进行表面处理，工序较多；申请号为CN201410531957.9的专利是以异丙醇铝为原料，通过分解反应在锰酸锂表面包覆氧化铝，原材料成本较高且可能产生污染；申请号CN201710265332.6是一种含有氧化石墨烯片的锰酸锂材料的制备方法，用到了过硫酸钾、醋酸锰、醋酸镍等，工艺复杂且生产成本较高。因此，迫切需要开发一种制备方法简单易行、成本低且循环性能比较理想的锰酸锂材料。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种改善锰酸锂循环寿命的方法，该方法通过将普通锰酸锂材料、锰源、锂源和镁源加入行星球磨机中球磨混匀后，放入马弗炉中烧结，制备得到成品锰酸锂，相比于传统普通锰酸锂材料，循环性能大幅提升。
[0004]为达上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种改善锰酸锂循环寿命的方法，包括如下步骤：
[0006](1)将普通锰酸锂、锰源、锂源、镁源和溶剂放入行星球磨机进行充分混合，得到混合物料A；(2)将步骤(1)中得到的混合物料A干燥，随后放入马弗炉中烧结，得到烧结产物B；(3)将步骤(2)中得到的烧结产物B自然冷却，过筛得到成品锰酸锂；其中，步骤(1)中，锰源、锂源、镁源和普通锰酸锂的添加量的摩尔比为0.04
‑
0.06：0.18
‑
0.20:0.04
‑
0.05：1，所述普通锰酸锂和溶剂的质量体积比为1g:(0.95
‑
1)mL；
[0007]所述成品锰酸锂包括主体内核和包覆在主体内核表面的包覆材料，所述主体化学式为LiMn2O4，所述包覆材料为镁锰酸锂，化学式为Li
a
Mn1‑
b
Mg
b
O3；其中，1.5≤a≤2.5，0<b≤0.5。
[0008]进一步的，所述包覆材料的厚度为10
‑
100nm。
[0009]进一步的，所述步骤(1)中普通锰酸锂通过以下步骤制备得到：将二氧化锰和碳酸锂混合，球磨后，放入马弗炉中烧结8h，通入空气，升温至800℃保温12h，冷却至室温得到普通锰酸锂，其中，二氧化锰与碳酸锂的添加量的摩尔比为3.99
‑
4.01:1。
[0010]进一步的，所述步骤(2)中，烧结温度的区间为350℃
‑
800℃，所述烧结时间的区间
为3h
‑
24h。
[0011]进一步的，所述步骤(1)中，溶剂为异丙醇或去离子水。
[0012]进一步的，所述步骤(1)中，锰源为乙酸锰、碳酸锰中的一种或两种混合，锂源为乙酸锂、氢氧化锂中的一种或两种混合，镁源为乙酸镁、氧化镁中的一种或两种混合。
[0013]进一步的，所述包覆材料的质量占所述成品锰酸锂总质量的0.05％
‑
5％。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]1、本专利技术通过包覆剂对普通锰酸锂表面进行包覆工艺，能够在锰酸锂表面形成均匀包覆层，改善电池电解液与锰酸锂固液界面的化学反应活性，提高了其表面结构的稳定性，包覆后的成品锰酸锂的电化学稳定性能有所提高。
[0016]2、本专利技术通过在锰酸锂材料表面包覆一层镁锰酸锂改性层，同时，锰酸锂体系中还掺入了镁元素，从而有效抑制电池中锰离子的溶解并保护电池材料不受电解液中氢氟酸的腐蚀，并有效提高锰酸锂电池的循环性能；且控制包覆层的厚度为10
‑
100nm，既能起到保护隔绝作用又可避免当包覆层的厚度过大时，导致Li离子电导大幅降低，从而致使锰酸锂电池的容量受到影响。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1示出了根据本专利技术实施例1的成品锰酸锂所制成的锂离子电池和对比例1的普通锰酸锂所制成的锂离子电池的放电次数对比图；
[0020]图2示出了根据本专利技术实施例1的成品锰酸锂的SEM图；
[0021]图3示出了根据本专利技术对比例1的普通锰酸锂的SEM图；
[0022]图4示出了根据本专利技术实施例1的成品锰酸锂的x射线衍射图；
[0023]图5示出了根据本专利技术对比例1的普通锰酸锂的x射线衍射图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术实施例提供了一种改善锰酸锂循环寿命的方法。为便于理解，将本制备方法最终得到的锰酸锂，命名为成品锰酸锂。
[0026]所述方法包括：
[0027](1)将普通锰酸锂、锰源、锂源、镁源和溶剂放入行星球磨机进行充分混合，得到混
合物料A；(2)将步骤(1)中得到的混合物料A干燥，随后放入马弗炉中烧结，得到烧结产物B；(3)将步骤(2)中得到的烧结产物B自然冷却，过筛得到成品锰酸锂；其中，步骤(1)中，锰源、锂源、镁源和普通锰酸锂的添加量的摩尔比为0.04
‑
0.06：0.18
‑
0.20:0.04
‑
0.05：1，所述普通锰酸锂和溶剂的质量体积比为1g:(0.95
‑
1)mL；
[0028]所述成品锰酸锂包括主体内核和包覆在主体内核表面的包覆材料，所述主体化学式为LiMn2O4，所述包覆材料为镁锰酸锂，化学式为Li
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善锰酸锂循环寿命的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将普通锰酸锂、锰源、锂源、镁源和溶剂放入行星球磨机进行充分混合，得到混合物料A；(2)将步骤(1)中得到的混合物料A干燥，随后放入马弗炉中烧结，得到烧结产物B；(3)将步骤(2)中得到的烧结产物B自然冷却，过筛得到成品锰酸锂；其中，步骤(1)中，锰源、锂源、镁源和普通锰酸锂的添加量的摩尔比为0.04
‑
0.06：0.18
‑
0.20:0.04
‑
0.05：1，所述普通锰酸锂和溶剂的质量体积比为1g:(0.95
‑
1)mL；所述成品锰酸锂包括主体内核和包覆在主体内核表面的包覆材料，所述主体化学式为LiMn2O4，所述包覆材料为镁锰酸锂，化学式为Li
a
Mn1‑
b
Mg
b
O3；其中，1.5≤a≤2.5，0<b≤0.5。2.根据权利要求1所述的一种改善锰酸锂循环寿命的方法，其特征在于，所述包覆材料的厚度为10
‑
100...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良，盛剑明，肖振东，
申请(专利权)人：深圳中芯能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：