镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料及其制备方法与应用，涉及电极材料技术领域，该方法包括以下步骤：S1、将锰酸锂和镁铝凝胶混合后，固液分离，收集固相，干燥后制得前驱体；S2、将步骤S1所得前驱体烧结；镁铝凝胶的制备方法，由以下步骤组成：将异丙醇镁、异丙醇铝和乙醇混合；烧结的温度为800℃～900℃；烧结的时间为1h～12h。本发明专利技术的方法获得的镁铝尖晶石(MgO

【技术实现步骤摘要】
镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电极材料
，具体是镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池以其高电压、高能量密度、循环寿命长、安全性能好、成本低廉等优点在电脑、相机和移动电话等便携式电子设备上已经得到了广泛的应用。
[0003]尖晶石型锰酸锂正极材料除有锂离子电池的优点外，还具有价格低廉、原料来源广泛、不污染环境，尖晶石型锰酸锂被认为是具有良好应用前景的锂电池正极材料之一。但目前以锰酸锂为正极材料的锂电池在存储或放电循环过程中存在明显的电容量衰减现象，阻碍了锰酸锂材料的广泛应用，尤其是限制了其在电动汽车上的应用。因此，需要寻求一种对尖晶石锰酸锂材料有效包覆的新方法，以克服上述技术问题，获得性能优异、稳定的锂离子电池正极材料。
[0004]CN202111649067提供了一种银纳米颗粒包覆锰酸锂正极材料的制备方法，该银纳米颗粒包覆层不仅具有优异的电子导电性和低的锂离子扩散势垒，而且不与电解液中的微量氢氟酸发生反应，增强锰酸锂正极材料的电化学性能。但是银属于贵金属，增加了成本，不便于产业化。
[0005]CN202211743016提供了多元碳包覆锰酸锂及其制备方法，其多元碳包覆锰酸锂具有较高的导电性能、倍率性能、循环性能和安全性能。但是通过碳纳米管层和硬碳层的双层包覆，成本太高，并且合成条件苛刻，不便于产业化。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
[0007]本专利技术还提供了一种镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料。
[0008]本专利技术还提供了上述正极材料的应用。
[0009]具体如下，本专利技术第一方面提供了镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1、将锰酸锂和镁铝凝胶混合后，固液分离，收集固相，干燥后制得前驱体；
[0011]S2、将步骤S1所得前驱体烧结；
[0012]所述镁铝凝胶的制备方法，由以下步骤组成：
[0013]将异丙醇镁、异丙醇铝和乙醇混合；
[0014]所述烧结的温度为800℃～900℃；
[0015]所述烧结的时间为1h～12h。
[0016]根据本专利技术制备方法技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：
[0017]本专利技术的方法获得的镁铝尖晶石(MgO
·
Al2O3)包覆改性锰酸锂正极材料，其镁铝
尖晶石包覆层具有与材料本身一样的晶体结构，有利于材料结构的稳定，有利于锂离子的传输，保证了材料具有较高的比容量；而且同时该镁铝尖晶石(MgO
·
Al2O3)包覆层起到隔离电解液的作用，保证了材料具有好的高温循环性能。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S2中所述烧结的时间为3h～6h。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述异丙醇镁与所述锰酸锂的质量比为0.05～0.25:100。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述异丙醇镁与所述异丙醇铝的摩尔比为1:2～4。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述异丙醇镁、异丙醇铝的摩尔比为1：2、1：3或1：4中的一种。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述异丙醇镁和所述乙醇的质量比为1:100～400。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中所述干燥的时间为2h～5h。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，步骤S1中所述干燥的温度为70℃～90℃。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述锰酸锂的制备方法，由以下步骤组成：
[0026]将锂源和锰源混合后煅烧。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述锰源中锰与锂源中锂的摩尔比为1:0.5～0.6。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述锰源为二氧化锰和四氧化三锰中的至少一种。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述锂源为碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述煅烧的温度为600℃～900℃。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述煅烧的温度为700℃～800℃。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，所述煅烧的时间为5h～30h。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述煅烧的时间为10h～20h。
[0034]本专利技术第二方面提供了上述制备方法制得的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料。
[0035]本专利技术第三方面提供了上述镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料在制备锂离子电池中的应用。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述锂离子电池的工作温度为
‑
10℃～60℃。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述锂离子电池的工作温度为
‑
10℃～50℃。
附图说明
[0038]为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0039]图1为本专利技术实施例3制得的材料的XRD图。
[0040]图2为本专利技术实施例4制得的材料的SEM图。
[0041]图3为本专利技术对比例制得的材料的SEM图。
具体实施方式
[0042]以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0043]本专利技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0044]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0045]实施例1
[0046]一种镁铝尖晶石(MgO
·
Al2O3)包覆改性锰酸锂的制备方法，由以下步骤组成：
[0047]S1、半成品锰酸锂的制备：
[0048]将二氧化锰与碳酸锂混合均匀，然后在800℃空气中烧结10小时，接着进行粉碎和分级，得到半成品锰酸锂，重量为1kg；
[0049]其中碳酸锂中锂元素与锰源中锰元素摩尔比为0.51；
[0050]S2、镁铝包覆剂的制备：
[0051]称取0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将锰酸锂和镁铝凝胶混合后，固液分离，收集固相，干燥后制得前驱体；S2、将步骤S1所得前驱体烧结；所述镁铝凝胶的制备方法，由以下步骤组成：将异丙醇镁、异丙醇铝和乙醇混合；所述烧结的温度为800℃～900℃；所述烧结的时间为1h～12h。2.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述异丙醇镁与所述锰酸锂的质量比为0.05～0.25:100。3.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述异丙醇镁与所述异丙醇铝的摩尔比为1:2～4。4.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石包覆改性锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述干燥的时间为2h...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇，周彤，江剑兵，马博凯，马子阳，谢鑫炎，王涛，
申请(专利权)人：湘潭电化科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：