本发明专利技术公开一种类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料及其制备方法，所述方法包括如下步骤：A、用二氧化锰和碳酸锂为前驱体，经球磨后得到锰酸锂粉体；B、将类石墨烯前驱体加入到锰酸锂粉体中混合均匀后，然后研磨，在惰性气氛保护下，煅烧得到石墨烯/锰酸锂复合粉体；C、将粉体取出，在空气氛下热处理得到类石墨烯包覆掺杂锰酸锂的复合正极材料。采用上述方案获得锂离子电池正极材料，成本低廉、操作简单，有效解决锰酸锂作为正极材料的缺陷，得到高性能的掺杂包覆正极材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学电池领域，尤其涉及。
技术介绍
锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有重量轻、体积比能量高、工作电压高、 无环境污染等优点，是现代通讯、IT和便携式电子产品(如移动电话、笔记本电脑、摄像机等)的理想化学电源，也是未来电动汽车优选的动力电源，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。在锂离子电池的组成中，正极材料是决定其电化学性能、安全性能以及未来发展方向的重要因素。在目前商品化的锂离子电池中，正极材料主要采用的还是钴酸锂，兼有部分锰酸锂和镍酸锂，以及少量三元材料。钴酸锂价格昂贵，安全性能不高；镍酸锂制备困难， 电压低；而锰酸锂资源丰富，价格便宜，且安全性好，无环境污染，是现阶段锂离子电池正极材料最佳选择。锰酸锂有LiMnA和LiMn2O4两种结构，LiMn2O4为尖晶石结构，理论容量为148mAh/ g，在放电过程有两个放电平台(4. 15V，4. 05V相对于Li)，目前在实际中应用广泛；LiMnA 为层状结构，合成困难，热力学结构不稳定易于转化为尖晶石结构，多为实验室研究，较少实际用于电池材料。锰酸锂虽然有诸多优点，但也具有自身缺陷，即在循环过程中容量衰减严重。该问题主要体现在以下三个方面一、锰酸锂放电时有姜泰勒效应，使其尖晶石结构改变，影响容量和循环性能；二、LiMn2O4易溶解于电解液中；三、电解液易分解在电极表面易形成钝化膜产生自放电现象。针对上述问题一，可以采用体相参杂，加入金属阳离子M (其具有比Mn3+半径小与氧结合能比Mn大，如Al，Co，Li，Ni，B)起稳定晶胞作用，从而抑制姜泰勒效应；针对上述问题二和三，因其都与电解液关系紧密，解决方法多为采用特制电解液，使其不易分解，不与电极反应，降低锰离子溶解。但是通过这些方法所得改性产品容量仍与理论值相差很大，而且循环性能的改善程度亦非常有限。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，通过类石墨烯包覆掺杂锰酸锂获得锂离子电池正极材料，旨在既要降低由姜泰勒效应导致锰酸锂结构的不可逆变化，防止锰酸锂尖晶石结构改变；又要降低锰酸锂在电解液中的溶解和自放电效应，从而有效解决锰酸锂作为正极材料的缺陷。本专利技术的技术方案如下一种类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤A、用二氧化锰和碳酸锂为前驱体，经球磨后在空气氛下高温600°C以上煅烧20小时以上，得到锰酸锂粉体；B、将类石墨烯前驱体加入到锰酸锂粉体中混合均勻后，在180°C以上恒温固化2、小时，然后研磨，在惰性气氛保护下，锻烧温度500°C以上煅烧广50小时，得到类石墨烯/锰酸锂复合粉体；C、将类石墨烯/锰酸锂复合粉体取出，在空气氛下热处理，热处理温度为 3000C飞00°C，时间为广10小时，得到类石墨烯掺杂包覆锰酸锂复合粉体。所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中，所述的二氧化锰与碳酸锂摩尔比为4 广1.2。所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中，步骤A中在空气氛保护下，所述的煅烧温度为600°C 800°C，时间为20 50小时。所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中，所述的类石墨烯前驱体为丙烯腈低聚物。所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中，按质量比，丙烯腈低聚物锰酸锂为0. 0Γ0. 2:1。所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中，所述丙烯腈低聚物为液态，相对分子量为106 5000。所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中，所述的固化的温度为180140 V。所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中，煅烧时惰性气氛为氮气或氩气，锻烧温度为50(T75(TC。一种应用所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法制得的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合粉体，其中，在锰酸锂表面包覆掺杂有类石墨烯层。本专利技术所提供的，采用固液混合法使类石墨烯包覆掺杂锰酸锂获得锂离子电池正极材料，成本低廉、操作简单，可以提高生产效率；由类石墨烯包覆在锰酸锂表面，降低由姜泰勒效应导致锰酸锂结构的不可逆变化；同时，类石墨烯能够起到阻隔电解液与锰酸锂接触，降低锰离子在电解液中溶解和自放电效应；另外，前驱体生成类石墨烯均勻分布在锰酸锂颗粒间，减小空隙，增强导电性；有效解决锰酸锂作为正极材料的缺陷，得到高性能的掺杂包覆正极材料。附图说明图1为实施例1所制备产品的SEM图(扫描电子显微镜图)。图2为实施例1所制备中间产物的XRD图谱(X射线衍射图谱)。图3为实施例1所制备产物的XRD图谱。具体实施例方式本专利技术提供，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术所提供的一种类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中， 包括以下步骤A采用市售二氧化锰和碳酸锂作为前驱体，将二氧化锰和碳酸锂混合均勻，经球磨后在空气氛下高温600°C以上煅烧20小时以上，得到锰酸锂粉体；B将类石墨烯前驱体加入到锰酸锂粉体中混合均勻后，在180°C以上恒温固化2、小时，然后研磨，在惰性气氛保护下，500°C以上锻烧温度煅烧广50小时，丙烯腈低聚物经煅烧在锰酸锂粉体粒子表面形成碳包覆层，同时对内部包覆锰酸锂起还原作用，得类石墨烯/ 锰酸锂复合粉体；C再将类石墨烯/锰酸锂复合粉体取出，置于空气氛中，再次在300°C飞00°C下热处理 Γ10小时得到类石墨烯掺杂包覆锰酸锂复合粉体；由于惰性气氛后处理制备类石墨烯/锰酸锂复合粉体时，类石墨烯前驱体具有还原作用，会使锰酸锂中氧比例降低，通过再次空气氛处理，可以使氧进入锰酸锂，形成结构稳定完善锰酸锂晶体，有效改善样品循环性能。本专利技术制备方法的步骤A中将二氧化锰和碳酸锂混合均勻的过程，按照摩尔比， 二氧化锰碳酸锂为4 (广1.2)。当二氧化锰和碳酸锂混合粉体经球磨后，二氧化锰和碳酸锂混合粉体经高温煅烧成为锰酸锂粉体，其煅烧温度为60(T800°C，时间为2(Γ50小时。本专利技术的制备方法中，将丙烯腈低聚物作为类石墨烯前驱体，在步骤B中采用球磨的方法将丙烯腈低聚物与锰酸锂粉体混合均勻，按质量比，丙烯腈低聚物锰酸锂为 (0.0广0.2): 1。所述丙烯腈低聚物为液态，相对分子量为106 5000，随后的固化过程中， 其固化的温度优选为180140 °C。所述煅烧的过程中，所用惰性气氛为氮气或氩气，锻烧温度为500 750 °C，时间为1-50小时。步骤C中所述空气氛下热处理的过程中，热处理的温度为30(T500 °C，时间为广10小时。应用所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法制得的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合粉体，其中，在锰酸锂表面包覆掺杂有类石墨烯层。在步骤A中将二氧化锰和碳酸锂混合均勻的过程和步骤B中将丙烯腈低聚物加入到锰酸锂粉体中混合均勻的过程，可以添加适量的乙醇等低沸点有机溶剂，便于两种物质的混合均勻；由于乙醇等低沸点有机溶剂最终容易挥发，所以对最终产物并没有影响。下面通过实施例，进一步阐明本专利技术的突出特点和显著进步，仅在于说明本专利技术而决不限制本专利技术。实施例1(1)将0. 08摩尔Li2C03、0本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：Ａ、用二氧化锰和碳酸锂为前驱体，经球磨后在空气氛下高温６００℃以上煅烧２０小时以上，得到锰酸锂粉体；Ｂ、将类石墨烯前驱体加入到锰酸锂粉体中混合均匀后，在１８０℃以上恒温固化２～４小时，然后研磨，在惰性气氛保护下，锻烧温度５００℃以上煅烧１～５０小时，得到类石墨烯／锰酸锂复合粉体；Ｃ、将类石墨烯／锰酸锂复合粉体取出，在空气氛下热处理，热处理温度为３００℃～５００℃，时间为１～１０小时，得到类石墨烯掺杂包覆锰酸锂复合粉体。
【技术特征摘要】
1.一种类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤A、用二氧化锰和碳酸锂为前驱体，经球磨后在空气氛下高温600°C以上煅烧20小时以上，得到锰酸锂粉体；B、将类石墨烯前驱体加入到锰酸锂粉体中混合均勻后，在180°C以上恒温固化2、小时，然后研磨，在惰性气氛保护下，锻烧温度500°C以上煅烧广50小时，得到类石墨烯/锰酸锂复合粉体；C、将类石墨烯/锰酸锂复合粉体取出，在空气氛下热处理，热处理温度为 3000C飞00°C，时间为广10小时，得到类石墨烯掺杂包覆锰酸锂复合粉体。2.根据权利要求1所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述的二氧化锰与碳酸锂摩尔比为4 广1.2。3.根据权利要求1所述的类石墨烯包覆掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤A中在空气氛保护下，所述的煅烧温度为600°C、00°C，时间为2(Γ50小时。4.根据权利要求1所述的类石...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑洪，张红珍，张黔玲，贵大勇，何传新，朱才镇，
申请(专利权)人：刘剑洪，
类型：发明
国别省市：94
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