一种掺杂层状锰酸锂的制备方法，利用本方法制作出来的层状锰酸锂其化学式为LiMn1-x(M)xO2-y(N)y，其制作步骤包括：①制作前驱体：将锰源、阳离子化合物、阴离子化合物按摩尔比(0.95-1)∶(0-0.05)∶(0-0.02)的比例进行均匀混合，然后将混合物置于500-900℃高温下，煅烧混合物4-6小时，生成掺杂锰氧复合物，自然冷却后取出，再次充分研磨30分钟制得前驱体；②将锂源与步骤①的前驱体按照摩尔比1∶(0.95-0.98)的比例进行混合后研磨30分钟，然后加入氢氧化钠或者氢氧化钾继续进行研磨10分钟制得混合物A；③将步骤②制得的混合物A用无水乙醇溶解，溶解后的液体加入到高压反应釜中，在红外干燥箱中在180-300℃的温度下反应2-10小时，然后取出进行离心洗涤得到掺杂层状锰酸锂。利用本发明专利技术所制作的材料制作出的电池，具有性能稳定的优点，适合大规模的生产及使用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，利用本方法制作出来的层状锰酸锂其化学式为LiMn1-x(M)xO2-y(N)y，其制作步骤包括：①制作前驱体：将锰源、阳离子化合物、阴离子化合物按摩尔比(0.95-1)∶(0-0.05)∶(0-0.02)的比例进行均匀混合，然后将混合物置于500-900℃高温下，煅烧混合物4-6小时，生成掺杂锰氧复合物，自然冷却后取出，再次充分研磨30分钟制得前驱体；②将锂源与步骤①的前驱体按照摩尔比1∶(0.95-0.98)的比例进行混合后研磨30分钟，然后加入氢氧化钠或者氢氧化钾继续进行研磨10分钟制得混合物A；③将步骤②制得的混合物A用无水乙醇溶解，溶解后的液体加入到高压反应釜中，在红外干燥箱中在180-300℃的温度下反应2-10小时，然后取出进行离心洗涤得到掺杂层状锰酸锂。利用本专利技术所制作的材料制作出的电池，具有性能稳定的优点，适合大规模的生产及使用。【专利说明】
本专利技术属于锂离子电池材料制造领域，具体涉及一种掺杂层状锰酸锂正极材料的制备方法及其应用。
技术介绍
随着经济的不断发展，人们对于能源问题越来越关注，油价飙升使人们对新能源有了更深的认识，特别是2008年度国家“863计划”现代交通
“节能与新能源汽车”重大项目把锰酸锂正极材料作为动力电池的首选材料，锂离子电池材料面临一个发展机遇。以电动汽车动力电池为代表，锂离子电池领域正在形成。目前主要商品化锂离子正极材料主要是钴酸锂，技术比较成熟，电化学性能最好，是目前使用最多的材料，但是钴资源稀缺，价格贵，电池安全性相比其他材料差。另外我国的钴资源相对较少，不利于钴酸锂的可持续发展。我国拥有丰富的锰矿资源，据报道就软锰矿而言，在湖南、广西等地储量丰富，约有几千万吨，所以锰酸锂作为未来的动力电池具有优势。锰酸锂具有尖晶石与层状两种构型，对于尖晶石锰酸锂(LiMn204)，虽然得到已经应用，但是由于其循环性能差，特别是在高温下容量衰减严重，未能大量应用到实际中。而层状锰酸锂(LiMn02)的理论比容量高达285mAh/g，是尖晶石型两倍，层状锰酸锂分为三种晶型:Y-LiMn02、m-LiMn02、o _LiMn02，但层状锰酸锂在应用时存在很多突出的问题(如高温热稳定性能差，结构稳定性能差，高温容量衰减严重)，故如何解决这些突出问题是层状锰酸锂发展的方向。层状锰酸锂化合物具有无毒，成本低等优点，被认为是最具有发展潜力的正极材料，主要的合成方法有:高温固相法、低温合成法、离子交换法、化学还原法等，但现有技术无法发挥层状锰酸锂本身的优异性能，有时还会影响其电学稳定性能，造成容量衰减等问题。
技术实现思路
本专利技术针对传统的合成方法的缺点，对合成层状锰酸锂的制备方法进行技术改进，优化锰酸锂的结构特性，减少锂离子脱附后结构的变化，稳定层状结构，在阳离子掺杂的基础上同时进行阴离子的掺杂，增大初始容量，减少容量衰减，以改善材料的电化学性倉泛。为实现上述目的，本专利技术提供，利用本方法制作出来的层状锰酸锂其化学式为LiMnl-x (M) x02-y (N) y，其制作步骤包括: ①制作前驱体:将锰源、阳离子化合物、阴离子化合物按摩尔比(0.95-1): (0-0.05): (0-0.02)的比例进行均匀混合，然后将混合物置于500-900°C高温下，煅烧混合物4-6小时，生成掺杂锰氧复合物，自然冷却后取出，再次充分研磨30分钟制得前驱体； ②将锂源与步骤①的前驱体按照摩尔比1:(0.95-0.98)的比例进行混合后研磨30分钟，然后加入氢氧化钠或者氢氧化钾继续进行研磨10分钟制得混合物A ； ③将步骤②制得的混合物A用无水乙醇溶解，溶解后的液体加入到高压反应釜中，在红外干燥箱中在180-300°C的温度下反应2-10小时，然后取出进行离心洗涤得到掺杂层状锰酸锂。进一步，所述的锰源为电解二氧化锰，四氧化三、三氧化二锰，碳酸锰，醋酸锰中的一种或两种的混合物。进一步，所述的阳离子化合物为醋酸铈、硝酸铈、醋酸铜、氧化铜中的一种或者两种混合物。进一步，所述的阴离子化合物为氟化锂、氯化锂、碘化锂中的一种或者两种的混合物。进一步，所述的矿化剂为氢氧化钠、氢氧化钾。进一步，所述的无水乙醇与混合物A的质量比为1: (0.05-0.1)。进一步，所述的锂源为醋酸锂、甲酸锂、氢氧化锂中的一种或者其中的两种混合物。进一步，所述的锂源与掺杂锰氧复合物中Li/Mn的摩尔比为1: (0.95-0.98)，掺杂阳离子与掺杂锰氧复合物中锰的摩尔比为(0-0.05):1，掺杂阴离子与掺杂锰氧复合物中氧的摩尔比为:(0-0.02):2。本专利技术采用以上方案制备的掺杂层状锰酸锂与现有的制备方法相比，具有以下的优点: 1.通过掺杂复合，使正极材料具有高的初始放电容量，经过放电测试后，放电容量保持率在94%以上，循环性能优良，制作成为锂离子正极材料后性能稳定，满足市场对锰酸锂正极材料的需求； 2.通过加入复合离子抑制正极材料由层状结构向尖晶石结构的转变，减慢容量的快速衰减，使材料的电化学性能显著提高，提高材料的稳定性，保持材料良好的结构； 3.本方法与传统工艺相比，工艺流程简单，避免过多的高温煅烧，条件比较温和，适合大规模的工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1本专利技术实施例1电池25°C的循环曲线。【具体实施方式】为对本专利技术做进一步说明，下面结合附图1和实施例对本专利技术做进一步阐述。，利用本方法制作出来的层状锰酸锂其化学式为LiMnl-x (M) x02-y (N) y，其制作步骤包括: ①制作前驱体:将锰源、阳离子化合物、阴离子化合物按摩尔比(0.95-1): (0-0.05): (0-0.02)的比例进行均匀混合，然后将混合物置于500-900°C高温下，煅烧混合物4-6小时，生成掺杂锰氧复合物，自然冷却后取出，再次充分研磨30分钟制得前驱体； ②将锂源与步骤①的前驱体按照摩尔比1:(0.95-0.98)的比例进行混合后研磨30分钟，然后加入氢氧化钠或者氢氧化钾继续进行研磨10分钟制得混合物A ； ③将步骤②制得的混合物A用无水乙醇溶解，溶解后的液体加入到高压反应釜中，在红外干燥箱中在180-300°C的温度下反应2-10小时，然后取出进行离心洗涤得到掺杂层状锰酸锂。下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1:1.称取一定量的醋酸锰、醋酸铈以及少量的氟化锂置于玛瑙研钵中充分混合研磨，使混合物中Mn:Ce:F的摩尔比为0.097:0.03:0.01，放置于550°C的马弗炉中煅烧4h，冷却后取出，在玛瑙研钵中再次研磨得到前驱体复合氧化物； 2.将醋酸锂与所得的复合氧化物中锰的摩尔比为1:0.97，混合均匀后加入少量氢氧化钠，在玛瑙研钵中将混合物研磨均匀，然后加入无水乙醇在机械搅拌下使混合物溶解，机械搅拌2h，搅拌均匀后装入高压反应釜中，在红外干燥箱中反应4h，反应温度200°C，取出后离心洗涤数次，在真空干燥箱干燥8h，经过磨碎、分筛得到复合层状锰酸锂正极材料； 3.将所得的层状锰酸锂正极材料、乙炔黑和PVDF混合，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂将混合物调成糊状，然后均匀的涂覆在集流体铝箔上，干燥后滚压，制成正极片，负极为圆片状金属锂，直径为12mm ;隔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺杂层状锰酸锂的制备方法，包含以下步骤：①制作前驱体：将锰源、阳离子化合物、阴离子化合物按摩尔比(0.95?1):(0?0.05):(0?0.02)的比例进行均匀混合，然后将混合物置于500?900℃高温下，煅烧混合物4?6小时，生成掺杂锰氧复合物，自然冷却后取出，再次充分研磨30分钟制得前驱体；②将锂源与步骤①的前驱体按照摩尔比1:(0.95?0.98)的比例进行混合后研磨30分钟，然后加入氢氧化钠或者氢氧化钾继续进行研磨10分钟制得混合物A；③将步骤②制得的混合物A用无水乙醇溶解，溶解后的液体加入到高压反应釜中，在红外干燥箱中在180?300℃的温度下反应2?10小时，然后取出进行离心洗涤得到掺杂层状锰酸锂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡振勇，陈祥兰，赵海刚，
申请(专利权)人：山东润峰集团新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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