元素掺杂二氧化锰电极材料、制备方法及其电池技术

本发明专利技术公开了一种具有三维隧道结构的元素掺杂二氧化锰正极材料及其制备方法，所述正极材料中元素掺杂二氧化锰具有ＡｘＭｎ１－ｘＯ２的通式，且所述元素掺杂二氧化锰为具有隧道互连形成三维网状结构的尖晶石结构晶体，在Ｘ线衍射谱图中所述正极材料显示为纯λ－ＭｎＯ２结构；其中Ａ选自镍、钴、钛、铝、钒元素，ｘ在０．０１～０．２５范围内。该正极材料具有更高放电电压和更大放电容量；用该材料组装成的锂二氧化锰电池具有高达３．８伏－４．１伏的电压，放电至２伏容量达２６８ｍＡｈ／ｇ，具有双放电平台特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有三维隧道结构的元素掺杂二氧化锰正极材料及其制备的锂二氧化锰一次电池。
技术介绍
锂二氧化锰电池具有高能量密度、长储存寿命并对环境友好，自专利技术以来获得了 广泛的应用。目前其使用的正极材料主要是经过热处理的电解二氧化锰，其晶型结构以y 和|3型二氧化锰为主，具有可供离离子嵌入的一维隧道结构，比表面积在4平方米/g左 右，相对于负极锂的电压为2. 8伏。由于材料一维隧道结构的限制，加之热处理导致比表面 积縮小，用于对电压和功率密度要求更高的领域时仍有不足。 为减少正极极化，提高锂二氧化锰电池的放电容量，中国专利申请CN1619865A于 2005年5月25日公开了一种掺杂改性的锂二氧化锰电池用二氧化锰，其采用在电解二氧化 锰中添加选自V205、Si02、Bi203中任意一种或任意两种及以上三种物质混合煅烧的方法制备 获得。通过加入非金属氧化物、05、5102、81203调节y和13 二氧化锰的晶体层状结构，便 于锂离子更好地插入从而提高二氧化锰的电化学活性，明显地提高了电池的放电容量和大 负荷放电能力。用其制作的A123锂二氧化锰电池在23士2t:，100Q放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有三维隧道结构的元素掺杂二氧化锰正极材料，其特征在于所述正极材料中元素掺杂二氧化锰具有Ａ↓［ｘ］Ｍｎ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］的通式，且所述元素掺杂二氧化锰为具有隧道互连形成三维网状结构的尖晶石结构晶体，在Ｘ线衍射谱图中所述正极材料显示为纯λ－ＭｎＯ↓［２］结构；其中Ａ选自镍、钴、钛、铝、钒元素，ｘ在０．０１～０．２５范围内。

【技术特征摘要】
一种具有三维隧道结构的元素掺杂二氧化锰正极材料，其特征在于所述正极材料中元素掺杂二氧化锰具有AxMn1-xO2的通式，且所述元素掺杂二氧化锰为具有隧道互连形成三维网状结构的尖晶石结构晶体，在X线衍射谱图中所述正极材料显示为纯λ-MnO2结构；其中A选自镍、钴、钛、铝、钒元素，x在0.01～0.25范围内。2. 根据权利要求1所述的具有三维隧道结构的元素掺杂二氧化锰正极材料，其特征在 于所述元素掺杂二氧化锰X线衍射谱图中为具有Fd3m对称性的立方晶体；其晶胞常数a0 为0.803nm。3. —种权利要求1所述的具有三维隧道结构的元素掺杂二氧化锰正极材料的制备工艺，其特征在于所述工艺包括以下步骤(1) 在合适锂盐存在下以电解二氧化锰为原料，使二氧化锰与添加元素化合物合成具 有尖晶石结构的元素掺杂的锰酸锂粉体材料；(2) 在适宜的温度与酸度的条件下使用锂离子脱出剂使(1)步骤获得的锰酸锂粉体材 料脱锂得到具有三维隧道结构的元素掺杂二氧化锰正极材料。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤(1)合成锰酸锂粉体材料的步骤 包括在合适锂盐存在下使二氧化锰与添加元素化合物高温固相反应；所述高温固相反应方 法包括将电解二氧化锰粉与添加元素化合物混和后在温度850-97(TC下煅烧24-48小时， 冷却，制得具有尖晶石结构的LiAyMn2—y04粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成昌，孟波，刘燕，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]