多元碳包覆锰酸锂及其制备方法及二次电池技术

本发明专利技术涉及材料制备技术领域，公开了多元碳包覆锰酸锂及其制备方法及二次电池。多元碳包覆锰酸锂包括锰酸锂内核和依次包覆锰酸锂内核的碳纳米管层和硬碳层。锰酸锂内核的化学式为LiAl

【技术实现步骤摘要】
多元碳包覆锰酸锂及其制备方法及二次电池


[0001]本专利技术涉及材料制备
，尤其涉及锰酸锂，更加涉及多元碳包覆锰酸锂及其制备方法及二次电池。

技术介绍

[0002]虽然尖晶石锰酸锂(化学式为LiMn2O4，简称LMO)材料作为锂离子电池正极材料使用，具有高电压，稳定性好，毒性低和良好的安全性等优点，但它仍然遭受结构转变和过渡金属溶解相结合引起的容量衰退。放电状态下的姜泰勒效应畸变使得LMO从立方相向对称性差的四方相的结构变化，导致各向异性体积变化大及结构损伤。除此之外，尖晶石锰酸锂的Mn溶解也是重要的问题之一。电解质中残留的水和LiPF6形成的HF的侵蚀，会引起锰溶解，溶解的Mn
3+
会沉积在负极表面。于过量充电过程Mn
4+
富集状态下，由于电荷末端脱锂结构的不稳定性引起Mn溶解度的增加，导致了MnO损失，形成更稳定的单相结构。相变可导致锰在高电位下从尖晶石中溶解，锰溶解后，Mn
2+
溶解到电解质中，并在浓度梯度和/或电场力的驱动下迁移到负极，从而沉积在石墨表面上，零价锰逐渐覆盖在负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多元碳包覆锰酸锂，其特征在于，包括锰酸锂内核和依次包覆所述锰酸锂内核的碳纳米管层和硬碳层，所述锰酸锂内核的化学式为LiAl
a
X
b
Mn2‑
a
‑
b
O4，其中，0.01≦a≦0.10，0.01≦b≦0.05，X包括Co、Cr、Ti、V和B中的至少一种。2.根据权利要求1所述的多元碳包覆锰酸锂，其特征在于，所述碳纳米管层的厚度为20nm至30nm，所述硬碳层的厚度为0.5μm至1.5μm。3.多元碳包覆锰酸锂的制备方法，其特征在于，包括步骤：(I)制备掺杂锰酸锂按照配方比取锂源、铝源、X源和锰源于球磨机中，加入溶剂进行球磨，再过滤取滤饼并依次进行干燥、粉碎、烧结；(II)制备碳纳米管将二茂铁和碳源混合后于惰性气氛下加热至700℃至900℃，于体系中引入水蒸气，并于还原性气氛且700℃至900℃下进行恒温反应，再于惰性气氛下降至室温并进行酸洗及后处理；(III)多元碳包覆将所述掺杂锰酸锂、所述碳纳米管和软碳类包覆剂加入球磨机中，加入溶剂进行球磨得浆料，将所述浆料和水超声混合得分散液，将所述分散液进行水热反应后，降温并过滤得前驱体，将所述前驱体于惰性气氛下进行碳化。4.根据权利要求3所述的多元碳包覆锰酸锂的制备方法，其特征在于，包括下述特征(1)至(29)中的至少一个：(1)所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂和醋酸锂中的至少一种；(2)所述铝源包括氧化铝和/或氢氧化铝；(3)所述锰源包括二氧化锰；(4)所述X源为X的氧化物，X包括Co、Cr、Ti、V和B中的至少一种；(5)所述X源包括Co3O4、Cr2O3、TiO2、V2O5和H2BO3中的至少一种；(6)步骤(I)制备掺杂锰酸锂中所述溶剂包括乙醇、丙酮、异丙醇、正丁醇、乙二醇、正己醇和甲醇中至少一种；(7)步骤(I)制备掺杂锰酸锂和步骤(III)多元碳包覆中所述球磨于保护气氛下进行，所述保护气氛包括氮气、氩气和氦气中的至少一种；(8)所述干燥的温度为60℃至100℃，时间为6h至20h；(9)所述粉碎至颗粒过300目至500目网筛；(10)所述烧结的设备为马弗炉；(11)所述烧结的温度为700℃至900℃，时间为10h至30h；(12)所述碳源为淀粉、煤沥青、树脂和三聚氰胺中的至少一种；(13)步骤(II)制备碳纳米管和步骤(III)多元碳包覆中所述惰性气氛各自独立为氮气、氩气和氦气中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凡，余盛豪，仰韻霖，
申请(专利权)人：广东凯金新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：