本发明专利技术涉及一种锰酸钒锂正极材料及其制造方法，由纳米锂源化合物、纳米钒源化合物、纳米磷源化合物、纳米锰源化合物和纳米碳源化合物为原料，原料配比按照锂、钒、磷、锰、碳元素摩尔比为2∶1-1.5∶1-4∶1-1.5∶1-4∶1-1.5，混合后放入纳米研磨机中进行研磨，将研磨后的粉末放入坩埚中，再将坩埚放入真空热压烧结炉中，施加50PSI的压力，然后通氢气和氮气的混合气体，混合气体的体积比为3∶2，同时保持300-600℃的温度1-3小时，使粉末固化成块，再将块状物粉碎成3-20um的粉末，放入反应釜中，在氮气环境下800-1000℃的温度下保持1-3小时，经过高温处理得到最终产品锰酸钒锂。本发明专利技术制得的锰酸钒锂正极材料，解決了锰酸锂高温溶解及密度不高的问题，电位＞4.1V，电容量＞148mAh/g，密度＞4g/cm3，循环1000次后，容量保持率＞80％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料及其制造方法，特别是涉及，属于锂离子电池领域。
技术介绍
锂离子电池是一种充电电池，由三个部分组成正极、负极和电解质。电极材料都是锂离子可以嵌入(插入)/脱嵌(脱插)的，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌充电池时，Li+从正极脱嵌， 经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。目前锂离子电池还是以小容量、低功率电池为主，中大容量、中高功率的锂离子电池尚未大规模生产，使得锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、电动汽车中尚未得到广泛应用。其中一个重要原因是锂离子电池正极材料尚未取得重大突破。正极材料是锂离子电池的重要组成部分。迄今研究最多的正极材料是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料。钴酸锂用作手机电池、笔记本电脑等移动类消费电子产品电池正极材料，锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料目前是动力电池正极材料的三个方向。钴酸锂是唯一大规模商品化的正极材料，目前90%以上的商品化锂离子电池采用钴酸锂作为正极材料。钴酸锂的研究比较成熟，综合性能优良，但价格昂贵，容量较低，存在一定的安全性问题。镍酸锂成本较低，容量较高，但制备困难，材料性能的一致性和重现性差，存在较为严重的安全问题。磷酸铁锂作为锂电池材料是近几年才出现的事，国内开发出大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全性能与循环寿命很好，IC充放循环寿命达2000次。具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂，是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，最有希望取代钴酸锂成为新一代锂离子电池正极材料。锰酸锂电池合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子蓄电池电极材料的关键，锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。但其高温循环性能差，在电解液中有一定的溶解性，储存性能差，电化学稳定性差大大限制了其产业化。以上几种材料研究较多，钒系正极材料成本低、循环性能好，且循环比容量高，五氧化二钒和钒酸锂都是很好的锂离子电池正极材料，钒酸锂理论容量很大，每个钒酸锂单位可以嵌入超过3个锂离子，实际容量可达钴酸锂的2倍以上，但是，由于钒酸锂中钒具有多个氧化态，存在多个放电平台，限制了材料的应用，另外钒酸锂的层状结构不稳定，容量衰减快，循环性能有待提高。权利要求1.一种锰酸钒锂正极材料，其特征在于所述的正极材料以纳米锂源化合物、纳米钒源化合物、纳米磷源化合物、纳米锰源化合物和纳米碳源化合物为原料制得，配比按照锂、 钒、磷、锰、碳元素摩尔比为 2 1-1.5 1-4 1-1.5 1-4 1-1.5。2.如权利要求1所述的一种锰酸钒锂正极材料，其特征在于，所述的纳米锂源化合物为硝酸锂、氯化锂、磷酸二氢锂、硫酸锂、醋酸锂、氢氧化锂、碳酸锂中的一种或几种，粒度为 I-IOOnm,纯度为 99 % 99. 99 %。3.如权利要求1所述的一种锰酸钒锂正极材料，其特征在于，所述的纳米钒源化合物为二氧化钒、五氧化二钒、偏钒酸氨、碳酸钒、四氯化钒中的一种或几种，粒度为Ι-lOOnm，纯度为 99% 99. 99%。4.如权利要求1所述的一种锰酸钒锂正极材料，其特征在于，所述的纳米磷源化合物为磷酸、磷酸三铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸钠、 磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂中的一种或几种，粒度为 Ι-lOOnm,纯度为 99 % 99. 99 %。5.如权利要求1所述的一种锰酸钒锂正极材料，其特征在于，所述的纳米锰源化合物为二氧化锰、锰酸锂、氯化锰、硫酸锰、乙酸锰中的一种或几种，粒度为Ι-lOOnm，纯度为 99% 99. 99%。6.如权利要求1所述的一种锰酸钒锂正极材料，其特征在于，所述的纳米碳源化合物为鳞片石墨、可膨胀石墨、微粉石墨、高纯石墨、炭黑、焦炭、浙青、树脂、人造石墨、树脂碳、 纳米碳纤维、纳米碳管中的一种或几种，粒度为Ι-lOOnm，纯度为99% 99. 99%。7.如权利要求6所述的纳米碳源化合物，其特征在于，所述的鳞片石墨、可膨胀石墨、 微粉石墨、高纯石墨含碳量大于95 %，浙青含碳量大于80 %。8.如权利要求1所述的一种锰酸钒锂正极材料，其特征在于，所述的正极材料电位> 4. IV，电容量> 148mAh/g，密度> 4g/cm3，循环1000次后，容量保持率> 80%。9.一种锰酸钒锂正极材料的制造方法，其步骤为1)按照配比称取原料，混合后，放入纳米研磨机中进行研磨，将粉末颗粒研磨至 < 50nm ；2)将研磨后的粉末放入坩埚中，再将坩埚放入真空热压烧结炉，施加50PSI的压力，然后通氢气和氮气的混合气体，两种气体体积比为3 2，同时保持300-600°C的温度1-3小时，使粉末固化成块；3)使用粉碎机将块状物粉碎成3-20um的粉末，放入反应釜中，在氮气环境下 800-1000°C的温度下保持1-3小时，经过高温处理得到最终产品锰酸钒锂。全文摘要本专利技术涉及，由纳米锂源化合物、纳米钒源化合物、纳米磷源化合物、纳米锰源化合物和纳米碳源化合物为原料，原料配比按照锂、钒、磷、锰、碳元素摩尔比为2∶1-1.5∶1-4∶1-1.5∶1-4∶1-1.5，混合后放入纳米研磨机中进行研磨，将研磨后的粉末放入坩埚中，再将坩埚放入真空热压烧结炉中，施加50PSI的压力，然后通氢气和氮气的混合气体，混合气体的体积比为3∶2，同时保持300-600℃的温度1-3小时，使粉末固化成块，再将块状物粉碎成3-20um的粉末，放入反应釜中，在氮气环境下800-1000℃的温度下保持1-3小时，经过高温处理得到最终产品锰酸钒锂。本专利技术制得的锰酸钒锂正极材料，解決了锰酸锂高温溶解及密度不高的问题，电位＞4.1V，电容量＞148mAh/g，密度＞4g/cm3，循环1000次后，容量保持率＞80％。文档编号H01M4/505GK102315439SQ20111027042公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日专利技术者耿世达 申请人:耿世达本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种锰酸钒锂正极材料，其特征在于：所述的正极材料以纳米锂源化合物、纳米钒源化合物、纳米磷源化合物、纳米锰源化合物和纳米碳源化合物为原料制得，配比按照锂、钒、磷、锰、碳元素摩尔比为２∶１－１．５∶１－４∶１－１．５∶１－４∶１－１．５。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：耿世达，
申请(专利权)人：耿世达，
类型：发明
国别省市：91
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