本发明专利技术公开了一种具有高比容量、高倍率性能结构稳定及其控制容易、重复性好的富锂锰基正极材料及其制备方法。该正极材料包括低熔点锂化合物1.00-2.00mol，低熔点镍化合物0.05-0.40mol，低熔点锰化合物0.50-0.90mol，低熔点掺杂金属离子化合物0.01-0.10mol。该方法是将低熔点镍化合物、低熔点锰化合物和低熔点掺杂金属离子化合物进行混合后加热至90-400℃，之后在熔融状态下加入低熔点锂化合物混合后，再升温预分解，之后相继进行冷却、破碎并粉磨，之后进行600℃-1000℃、0.5-12.0小时的高温处理。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种具有高比容量、高倍率性能结构稳定及其控制容易、重复性好的。该正极材料包括低熔点锂化合物1.00-2.00mol，低熔点镍化合物0.05-0.40mol，低熔点锰化合物0.50-0.90mol，低熔点掺杂金属离子化合物0.01-0.10mol。该方法是将低熔点镍化合物、低熔点锰化合物和低熔点掺杂金属离子化合物进行混合后加热至90-400℃，之后在熔融状态下加入低熔点锂化合物混合后，再升温预分解，之后相继进行冷却、破碎并粉磨，之后进行600℃-1000℃、0.5-12.0小时的高温处理。【专利说明】
本专利技术涉及锂离子二次电池材料，特别是一种。
技术介绍
锂离子电池正极材料是锂离子电池的关键原材料之一，其性能的优劣直接影响锂离子电池的性能，目前市场上的正极材料主要有钴酸锂，尖晶石锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂、磷酸亚铁锂等材料。其中钴酸锂是率先实现商品化的正极材料，其性能稳定、制备简单、工艺成熟，但因其资源储量有限，因此钴酸锂的生产成本相对较高，而且钴因具有一定的毒性而在一定程度上限制了其使用，另外钴酸锂安全性较差，需要其它材料作为其替代品。尖晶石锰酸锂是目前市场上最低廉的正极材料，安全性也好，但是其比容量很低、循环性能差。镍钴锰酸锂与钴酸锂相比，价格低，比容量高，安全性好，对环境更友好，但是其平台电压低，压实密度也要更低一些。镍钴酸锂具有好的电化学性能，但是其价格比镍钴锰酸锂要高，并且安全性差。近年来系列富锂锰基正极材料Li O2因具有较高的放电比容量，充放电电压范围宽而成为研究热点，但是该材料的导电性能不理想，存在明显的缺陷，需要掺杂处理。目前富锂锰基正极材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法、共沉淀法和水热法等，这些方法都存在不同程度的不足，如溶胶-凝胶法需要络合剂，同时要严格控制工艺过程，原料选择要求高，生产成本相对较高；而采用碳酸盐和氢氧化物共沉淀法，由于存在不同元素的碳酸盐或氢氧化物的溶解度不同，造成不同离子的沉淀不一致，使元素化学计量发生偏差，另外溶液中Mn2+容易氧化，使得制备的材料性能波动较大，同时共沉淀的工艺及控制条件较为复杂。综上所述，目前研究的富锂锰基正极材料及其合成方法在一定程度上限制了其工业化生产和实际应用，因此迫切需要一种操作容易，工艺简单，成本低廉的合成方法，促进这种具有应用前景的材料尽快实现工业化生产。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种，该材料具有高比容量、高倍率性能、价格低廉、电化学性能优良、结构稳定等特点，该方法具有操作简单、控制容易、重复性好、不需要苛刻的反应条件。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案:富锂猛基正极材料包括以下摩尔组分:低熔点锂化合物1.00-2.0Omol,低熔点镍化合物0.05-0.40mol,低熔点锰化合物0.50-0.90mol,低熔点掺杂金属离子化合物0.01-0.1Omol ο所述的低熔点锂化合物包括硝酸锂、醋酸锂、丁基锂、氢氧化锂或氯化锂，亦或包括硝酸锂、醋酸锂、丁基锂、氢氧化锂和氯化锂的混合物或其中任意几种的混合物；所述的低熔点镍化合物包括硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍或氯化镍，亦或包括硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍和氯化镍的混合物或其中任意几种的混合物；所述的低熔点锰化合物选自硝酸锰、醋酸锰、硫酸锰和氯化锰的混合物或其中任意几种的混合物。所述的低熔点掺杂金属离子化合物包括Ti4+、Co3+、La3+、Al3+或/和Mg2+离子化合物。所述的低熔点掺杂金属离子化合物其:低熔点钛化合物包括三氯化钛或硫酸氧钛，低熔点钴化合物包括硝酸钴、醋酸钴或氯化钴，低熔点镧化合物包括硝酸镧或氯化镧，低熔点招化合物包括硝酸招或氯化招，低熔点镁离子化合物包括硝酸镁或氯化镁。其制备方法包括如下步骤:将相应配比的低熔点镍化合物、低熔点锰化合物和低熔点掺杂金属离子化合物进行充分混合后再加热至90-400°C，之后在熔融状态下再加入相应配比的低熔点锂化合物充分搅拌混合后，再进行升温预分解，预分解之后相继进行冷却、破碎并粉磨，之后将经粉磨的物料进行600°C -1000°C、0.5-12.0小时的高温处理。还包括对所述高温处理后的物料用去离子水进行分散处理后、浸溃于浓度为5wt%-30wt%碳水化合物溶液中0.5-2.0小时后过滤，再以150°C _500°C的温度对该过滤后的滤渣物料进行热处理。所述预分解和热处理时间分别为3.0 -7.0小时。所述热处理是在空气环境下完成。所述升温预分解的温度为400_600°C。所述的碳水化合物溶液包括蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、柠檬酸、聚乙烯醇或羧甲基纤维素溶液。本专利技术富锂锰基正极材料具有较高的电压和比容量。以本专利技术所制备的富锂锰基正极材料制作的锂离子电池充电截止电压高，可以达到4.6V，在2.5-4.6V之间充放电时，放电比容量可达到250mAh/g。并且在较低的充电电压下也能得到高的放电比容量，在2.5-4.3V之间充放电时放电比容量可达到165mAh/g，在2.5-4.2V之间充放电时放电比容量可达到157mAh/g。本专利技术富锂锰基正极材料具有循环稳定性能。以本专利技术方法制备的富锂锰基正极材料制作的锂离子电池在通过4.6V化成，于2.75-4.2V之间以IC充放电时，初始放电比容量为140mAh/g，300次循环后容量保持率为97%，1600次循环后容量保持率为74% ;在4.2V化成，2.75-4.2V循环，克容量为120mAh/g，循环2500次，容量保持率85%以上；倍率循环性能优良，6C放电比容量为0.5C的94% ;高温循环稳定且比容量高，在2.75-4.2V，1C，55°C的条件下充放电时，初始放电比容量为160mAh/g，180次循环后容量保持率为92.2%。本专利技术的富锂锰基正极材料具有良好的安全性能。以本专利技术所制备的富锂锰基正极材料制作的锂离子电池能通过外部短路、穿钉实验，能耐5C10V过充。本专利技术的富锂锰基正极材料生产工艺简单，生产成本低。本专利技术的富锂锰基正极材料以锰为主，同时热处理温度低，热处理时间短，因此成本非常低，性价比优势很明显。【具体实施方式】以下通过实施例详细介绍本专利技术的内容，提供实施例是为了便于理解本专利技术，绝不是限制本专利技术。本专利技术锂离子二次电池用的富锂锰基正极材料由低熔点锂化合物1.00-2.0Omol,低熔点镍化合物0.05-0.40mol，低熔点锰化合物0.50-0.90mol和低熔点掺杂金属离子化合物0.01-0.1Omol等组成。其制备方法为:将相应配比的低熔点镍化合物、低熔点锰化合物和低熔点掺杂金属离子化合物进行充分混合后再加热至90-400° C，此时，混合的各化合物处于熔融状态下，然后在熔融状态下的混合化合物中加入相应配比的低熔点锂化合物、经充分混合后再进行升温预分解、冷却、破碎并粉磨，之后将经粉磨的物料进行600 -1000° C、0.5-12小时的高温处理，之后将该经高温处理的物料在去离子水中分散后浸溃于浓度为5wt%-30wt%碳水化合物溶液中0.5-2.0小时后过滤，再将该经过滤获得的滤渣于150-500° C温度进行热处理后，再经破碎、过筛获得所需的富锂锰基正极材料。本专利技术的制备方法通过预分解处理以利于富锂锰基正极材料形成籽晶，促进后续高温处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种富锂锰基正极材料，其特征在于包括以下摩尔组分：低熔点锂化合物1.00?2.00mol，低熔点镍化合物0.05?0.40mol，低熔点锰化合物0.50?0.90mol，低熔点掺杂金属离子化合物0.01?0.10mol。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钟盛文，张骞，胡伟，赖祥生，
申请(专利权)人：江西江特锂电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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