專利名稱：鋰離子蓄電池正極活性材料尖晶石型錳酸鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子蓄電池正極活性材料尖晶石型錳酸鋰的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子蓄電池已經(jīng)商品化的正極材料是鈷酸鋰，由于鈷資源稀少、價格昂貴、毒性較大，因此采用廉價易得的材料勢在必行。當(dāng)前，最有發(fā)展前景的正極材料是尖晶石型錳酸鋰，雖然它的容量比鈷酸鋰稍低，但是它價格低廉、對環(huán)境無污染而備受青睞。特別在動力電池中價格低廉的尖晶石型錳酸鋰最具競爭力。目前尖晶石型錳酸鋰存在的主要問題是充放電循環(huán)過程中容量衰減較快，和高溫穩(wěn)定性較差。對此人們提出許多解決辦法，本發(fā)明是通過摻雜改性的辦法來提高尖晶石型錳酸鋰正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供的鋰離子蓄電池正極活性材料尖晶石型錳酸鋰的制備方法，是通過摻雜改性碳酸鋰、二氧化錳、三氧化二鋁、三氧化二鎳和三氧化二鉻為原料來提高尖晶石型錳酸鋰正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。用該方法制備的尖晶石型錳酸鋰正極材料，將其作為鋰離子蓄電池的正極材料裝配成試驗(yàn)電池，該試驗(yàn)電池經(jīng)過充放電循環(huán)測試具有優(yōu)良特性首次放電容量高，達(dá)到112mAh/g；充放電循環(huán)性能好，50次循環(huán)后放電容量衰減僅為初始放電容量的5％。用該方法制備的尖晶石型錳酸鋰正極活性材料具有，制造方法簡單、成本低廉、利于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。裝配成鋰離子蓄電池后具有首次放電容量高，充放電循環(huán)性能好的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明所述的鋰離子蓄電池正極活性材料尖晶石型錳酸鋰的制備方法，按下列步驟進(jìn)行a、采用純度為99.5％的碳酸鋰微粉，粒度范圍在20-30μs，工業(yè)純電解二氧化錳微粉，粒度范圍30-50μs，分析純?nèi)趸X微粉，分析純?nèi)趸囄⒎?，分析純?nèi)趸t微粉作為原料，按原子比配比，其中Li∶Mn∶Al∶Ni∶Cr＝1.00-1.10∶1.5-2.5∶0.01-0.05∶0.01-0.05∶0.01-0.08；b、將稱好的原料加入去離子水進(jìn)行濕混，其中料與水的比例為1∶1.0-2.0，攪拌磨混合1-3小時，攪拌磨的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分-1500轉(zhuǎn)/分，將濕磨混合好的原料放入100-120℃烘箱48-60小時進(jìn)行烘干，將烘干的原料進(jìn)行干混、過篩作為生料準(zhǔn)備燒結(jié)；c、將生料放入高燒結(jié)溫度為1200℃的馬福爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為500-600℃，恒溫10-15小時，隨爐降溫；d、預(yù)燒結(jié)完成后，將料取出干混1-3小時，然后進(jìn)行正式燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700-950℃，恒溫10-30小時，隨爐緩慢降溫；e、將燒結(jié)好的正極活性材料干混1-3小時后，即可作為正極活性材料制備鋰離子蓄電池的正極片。
本發(fā)明所述的鋰離子蓄電池正極活性材料尖晶石型錳酸鋰的制備方法，采用該方法制作出的正極活性材料經(jīng)過測試，從圖1可看出，在4.0V和4.15V有兩個充電平臺，在4.1V和3.9V有兩個放電平臺。經(jīng)過50次充放電循環(huán)后，初始放電容量從112.2mAh/g下降到106mAh/g，衰減很小。


參見附1為本發(fā)明試驗(yàn)電池的充放電循環(huán)測試曲線圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
a、采用純度為99.5％的碳酸鋰微粉，粒度范圍在20μs，工業(yè)純電解二氧化錳微粉，粒度范圍30μs，分析純?nèi)趸X微粉，分析純?nèi)趸囄⒎?，分析純?nèi)趸t微粉作為原料，按原子比配比，其中Li∶Mn∶Al∶Ni∶Cr＝1.00∶1.5∶0.01∶0.01∶0.01；b、將稱好的原料加入去離子水進(jìn)行濕混，其中料與水的比例為1∶1.0，攪拌磨混合1小時，攪拌磨的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分，將濕磨混合好的原料放入100℃烘箱48小時進(jìn)行烘干，將烘干的原料進(jìn)行干混、過篩作為生料準(zhǔn)備燒結(jié)；c、將生料放入高燒結(jié)溫度為1200℃的馬福爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為500℃，恒溫10小時，隨爐降溫；d、預(yù)燒結(jié)完成后，將料取出干混1小時，然后進(jìn)行正式燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700℃，恒溫10小時，隨爐緩慢降溫；e、將燒結(jié)好的正極活性材料干混1小時后，即可作為正極活性材料制備鋰離子蓄電池的正極片。
實(shí)施例2a、采用純度為99.5％的碳酸鋰微粉，粒度范圍在25μs，工業(yè)純電解二氧化錳微粉，粒度范圍40μs，分析純?nèi)趸X微粉，分析純?nèi)趸囄⒎?，分析純?nèi)趸t微粉作為原料，按原子比配比，其中Li∶Mn∶Al∶Ni∶Cr＝1.05∶2.0∶0.03∶0.03∶0.04；b、將稱好的原料加入去離子水進(jìn)行濕混，其中料與水的比例為1∶1.5，攪拌磨混合2小時，攪拌磨的轉(zhuǎn)速為1200轉(zhuǎn)/分，將濕磨混合好的原料放入110℃烘箱55小時進(jìn)行烘干，將烘干的原料進(jìn)行干混、過篩作為生料準(zhǔn)備燒結(jié)；c、將生料放入高燒結(jié)溫度為1200℃的馬福爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為550℃，恒溫13小時，隨爐降溫；d、預(yù)燒結(jié)完成后，將料取出干混2小時，然后進(jìn)行正式燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850℃，恒溫20小時，隨爐緩慢降溫；
e、將燒結(jié)好的正極活性材料干混2小時后，即可作為正極活性材料制備鋰離子蓄電池的正極片。
實(shí)施例3a、采用純度為99.5％的碳酸鋰微粉，粒度范圍在30μs，工業(yè)純電解二氧化錳微粉，粒度范圍50μs，分析純?nèi)趸X微粉，分析純?nèi)趸囄⒎郏治黾內(nèi)趸t微粉作為原料，按原子比配比，其中Li∶Mn∶Al∶Ni∶Cr＝1.10∶2.5∶0.05∶0.05∶0.08；b、將稱好的原料加入去離子水進(jìn)行濕混，其中料與水的比例為1∶2.0，攪拌磨混合3小時，攪拌磨的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，將濕磨混合好的原料放入120℃烘箱60小時進(jìn)行烘干，將烘干的原料進(jìn)行干混、過篩作為生料準(zhǔn)備燒結(jié)；c、將生料放入高燒結(jié)溫度為1200℃的馬福爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為600℃，恒溫15小時，隨爐降溫；d、預(yù)燒結(jié)完成后，將料取出干混3小時，然后進(jìn)行正式燒結(jié)，燒結(jié)溫度為950℃，恒溫30小時，隨爐緩慢降溫；e、將燒結(jié)好的正極活性材料干混3小時后，即可作為正極活性材料制備鋰離子蓄電池的正極片。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子蓄電池正極活性材料尖晶石型錳酸鋰的制備方法，其特征在于按下列步驟進(jìn)行a、采用純度為99.5％的碳酸鋰微粉，粒度范圍在20-30μs，工業(yè)純電解二氧化錳微粉，粒度范圍30-50μs，分析純?nèi)趸X微粉，分析純?nèi)趸囄⒎郏治黾內(nèi)趸t微粉作為原料，按原子比配比，其中Li∶Mn∶Al∶Ni∶Cr＝1.00-1.10∶1.5-2.5∶0.01-0.05∶0.01-0.05∶0.01-0.08；b、將稱好的原料加入去離子水進(jìn)行濕混，其中料與水的比例為1∶1.0-2.0，攪拌磨混合1-3小時，攪拌磨的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分-1500轉(zhuǎn)/分，將濕磨混合好的原料放入100-120℃烘箱48-60小時進(jìn)行烘干，將烘干的原料進(jìn)行干混、過篩作為生料準(zhǔn)備燒結(jié)；c、將生料放入高燒結(jié)溫度為1200℃的馬福爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為500-600℃，恒溫10-15小時，隨爐降溫；d、預(yù)燒結(jié)完成后，將料取出干混1-3小時，然后進(jìn)行正式燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700-950℃，恒溫10-30小時，隨爐緩慢降溫；e、將燒結(jié)好的正極活性材料干混1-3小時后，即可作為正極活性材料制備鋰離子蓄電池的正極片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子蓄電池正極活性材料尖晶石型錳酸鋰的制備方法，該方法是通過摻雜碳酸鋰、二氧化錳、三氧化二鋁、三氧化二鎳和三氧化二鉻為原料來提高尖晶石型錳酸鋰正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。用該方法制備的尖晶石型錳酸鋰正極材料，將其作為鋰離子蓄電池的正極材料裝配成試驗(yàn)電池，該試驗(yàn)電池經(jīng)過充放電循環(huán)測試具有優(yōu)良特性首次放電容量高，達(dá)到112mAh/g；充放電循環(huán)性能好，50次循環(huán)后放電容量衰減僅為初始放電容量的5％。用該方法制備的尖晶石型錳酸鋰正極活性材料具有制造方法簡單、成本低廉、利于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。裝配成鋰離子蓄電池后具有首次放電容量高，充放電循環(huán)性能好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C01D15/00GK1569650SQ20041004422
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者康雪雅, 韓英, 王天雕 申請人:中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所