一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂，分子式为Li_1+xMn_2-yTa_yO₄/zAl₂O₃，其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.2，0＜z≤1.0。本发明同时公开了其制备方法，步骤如下：将锂源化合物、锰源化合物和钽元素添加剂按比例混合球磨后，高温焙烧制得锰酸锂；再将锰酸锂分散在分散剂中，并加入铝盐反应，得到沉淀，最后将沉淀进行两段焙烧二次退火，降温过筛即得。本发明采用复合金属双掺杂机理，对锰酸锂进行钽、锂两元素的掺杂改性，抑制John-Teller效应，大大提高了锰酸锂材料的常温及高温循环性能。最后采用分段焙烧及多次退火工艺，达到颗粒粒径和比表面积的可控性，提高材料的振实密度及加工性能，同时有效的降低材料烧结中的氧缺陷程度。

主权项

一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂，其特征在于，所述的锰酸锂为掺杂钽元素，且表面包覆氧化铝的锰酸锂Li_1+xMn_2‑yTa_yO₄/zAl₂O₃，其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.2，0＜z≤1.0；其制备方法的操作步骤为：1）按照锂、锰、钽的摩尔比（1+x）：（2‑y）：y分别称取锂源化合物、锰源化合物、钽元素添加剂，混合均匀并球磨5～8h；2）将步骤1）球磨的前驱体进行高温焙烧，其中高温焙烧是指400～600℃保温10～12h，再升温至800～900℃保温20～30h，降温后过300目筛；3）将步骤2）过筛后的颗粒与分散剂按照质量比1:5~8比例加入反应釜中，超声分散并搅拌，水浴温度保持在50～55℃；4）搅拌过程按照锰酸锂和铝盐摩尔比1：2z加入铝盐，调节pH至9，持续搅拌2～4h；5）将步骤4）得到的沉淀物进行过滤洗涤，100～120℃干燥12～24h；6）将干燥的产物进行高温焙烧，其中高温焙烧是指400～600℃保温5～10h，再升温800～950℃保温5～10h，退火降温500～550℃，保温2～4h，再降至300～350℃保温2～4h，降温后过300目筛，得到锂离子动力电池正极材料锰酸锂Li_1+xMn_2‑yTa_yO₄/zAl₂O₃，其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.2，0＜z≤1.0；所述的钽元素添加剂为五氧化二钽或硝酸钽。