氧化鋁包覆尖晶石錳酸鋰正極材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧化鋁包覆尖晶石錳酸鋰正極材料及其制備方法。所述的方法包括以下步驟：1)取擬薄水鋁石溶于去離子水中，加入溶膠劑形成凝膠液；2)取尖晶石錳酸鋰加入到步驟1)所得的凝膠液中，混合均勻，得到懸濁液；控制擬薄水鋁石的質(zhì)量為尖晶石錳酸鋰質(zhì)量的0.5～6%；3)所得懸濁液烘干，得到前驅(qū)體粉末，所得前驅(qū)體粉末經(jīng)燒結(jié)，即得到氧化鋁包覆的尖晶石錳酸鋰正極材料。本發(fā)明通過(guò)用擬薄水鋁石對(duì)尖晶石錳酸鋰正極材料進(jìn)行表面改性，方法簡(jiǎn)單易操作、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，且所得的正極材料具有較高的初始放電比容量和較好的容量保持率。
【專利說(shuō)明】 氧化鋁包覆尖晶石錳酸鋰正極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種氧化鋁包覆尖晶石錳酸鋰正極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是以鋰離子能夠自由脫嵌的化合物作為正、負(fù)極材料的新一代電池。它具有輸出電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)、安全性好等特點(diǎn)。決定鋰離子電池性能的重要因素之一是正極材料，研究和開發(fā)高性能的正極材料也就成為目前鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵所在。而具備比容量較高、原料資源豐富、價(jià)格便宜、環(huán)境友好等特點(diǎn)的尖晶石型LiMn2O4正極材料成為替代已商業(yè)化的LiCoO2的重要材料。
[0003]LiMn2O4的理論容量為148mAh/g，實(shí)際容量為110?130mAh/g，正常工作電壓在3.0?4.0V范圍內(nèi)。作為鋰離子電池正極材料，LiMn2O4具有工作電壓高，安全性好，無(wú)污染，成本低，制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；但同時(shí)又存在實(shí)際容量低，容量衰減快，循環(huán)性能差等缺點(diǎn)。引起LiMn2O4容量衰減的原因主要有兩點(diǎn):Mn的溶解和Jahn-Teller效應(yīng)。Mn的溶解包括LiMn2O4在酸的作用下直接溶解和Mn3+發(fā)生歧化反應(yīng)所引起的溶解，高溫下循環(huán)充放電Mn的溶解更加嚴(yán)重同時(shí)還會(huì)加劇鋰離子和錳離子的混排，導(dǎo)致容量衰減更嚴(yán)重。Jahn-Tdler效應(yīng)是由于充放電過(guò)程中，Mn3+的形變性比Mn4+要大很多，晶胞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)劇烈的收縮與膨脹導(dǎo)致晶格坊塌，堵塞Li+擴(kuò)散通道，引起容量衰減。
[0004]LiMn2O4循環(huán)性能和高溫性能的改善途徑有體相摻雜和表面改性，其中體相摻雜是通過(guò)減少M(fèi)n4+離子改善尖晶石型錳酸鋰的電化學(xué)性能，即尖晶石型錳酸鋰的循環(huán)性能可通過(guò)對(duì)其基體離子的部分替代而得到的改善；表面改性是通過(guò)一定的方法，在LiMn2O4表面包覆一層特殊的保護(hù)膜，從而減少M(fèi)n4+在電解液中的溶解，從而提高LiMn2O4循環(huán)性能和高溫性能。如
【發(fā)明者】王紅強(qiáng), 李玉, 賴飛燕, 張曉輝, 崔李三, 吳永生, 黃有國(guó), 李慶余 申請(qǐng)人:廣西師范大學(xué)