本發(fā)明涉及鋰電池的制備方法，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含銫鋰電池正極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，人類正面臨著資源估計(jì)和生存環(huán)境惡化的雙重挑戰(zhàn)。為此，世界各國(guó)正在努力研發(fā)新材料，推進(jìn)低碳生活的新理念，促進(jìn)人類社會(huì)由目前的高能耗、高消耗生活生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)向節(jié)能型、可循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展方式。具體為大力推廣清潔能源的應(yīng)用，如太陽(yáng)能、風(fēng)能在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用，以及使用混合動(dòng)力汽車或純電動(dòng)汽車代替目前使用汽油的傳統(tǒng)汽車。
清潔能源和新型汽的應(yīng)用均離不開中大型儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池。在眾多儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池中，鋰離子二次電池由于具有較高的能量密度和較長(zhǎng)的使用壽命，已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的銫氫/銫鎘二次電池，其在新能源汽車、風(fēng)電儲(chǔ)能和太陽(yáng)能儲(chǔ)能等新興領(lǐng)域擁有巨大發(fā)展前景。
鋰離子二次電池包括正極、負(fù)極、設(shè)置在正極與負(fù)極之間的隔膜和電解液。其中，正極包括基體和涂覆在該基體上的涂覆材料，涂覆材料包括正極材料(正極活性物質(zhì))、導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑。其中，正極材料是鋰離子二次電池的關(guān)鍵原材料，由于正極材料在鋰離子二次電池中占有較大的重量比，因此正極材料性能決定了電池的體型、安全性和電學(xué)性能。
當(dāng)前鋰電池中使用的正極材料大多為licoo2，還有部分lifepo4、limn2o4和lice1-xcoxo2。
鈷酸鋰具有較高的比容量和較好的循環(huán)特性。但是，由于鈷元素在地殼中的豐度低，屬稀缺金屬，因此價(jià)格昂貴，由此也導(dǎo)致此種材料的成本較高。此外，鈷元素還具有一定的毒性，由鈷酸鋰制備的電池廢棄后，對(duì)環(huán)境的危害較大。因此，需要提供一種價(jià)格較為低廉且環(huán)保性能較好的正極材料。
lifepo4具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，原料便宜，循環(huán)性和安全性較好，對(duì)環(huán)境負(fù)擔(dān)較小等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著合成成本較高，能量密度較低等問題。
尖晶石錳酸鋰limn2o4具有安全性好、倍率特性好、價(jià)格低，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，也是目前的一種主流正極材料，但其能量密度偏低，循環(huán)性能與高溫性能較差，很難滿足大型動(dòng)力鋰離子電池和儲(chǔ)能電池的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種含銫鋰電池正極材料的制備方法，用金屬銫取代傳統(tǒng)的鈷元素。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種含銫鋰電池正極材料，所述正極材料由通式lice0.5-xfe2xmn1.5-xo4表示，該通式中，0＜2x≤0.5。
優(yōu)選的，所述通式中，0.1≤2x≤0.2。
所述的含銫鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：
a)、采用液相混合法，將錳源化合物、銫源化合物和鐵源化合物按比例混合均勻，溶解于油胺和水的混合溶液中，強(qiáng)力攪拌3-5min，然后將所得混合液移入高壓反應(yīng)釜中、密封，于250-280℃反應(yīng)24-36h；
b)、對(duì)所述混合溶液進(jìn)行洗滌后，噴霧干燥處理，得到第一混合物；
c)、將所述第一混合物進(jìn)行熱處理，得到銫鐵錳氧化物前軀體；
d)、將所述銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物混合并研磨，得到第二混合物；
e)、將所述第二混合物進(jìn)行熱處理，得到正極材料。
步驟a)、b)和c)的方法得到的銫鐵錳氧化物前軀具備顯著的層狀結(jié)構(gòu)，有利于提高鋰電池的高溫和大電流循環(huán)特性。
優(yōu)選的，在上述正極材料的制備方法中，所述步驟a)中銫、鐵和錳的摩爾比為0.2-0.3∶0.2-0.5∶1.3-1.5。
優(yōu)選的，在上述正極材料的制備方法中，所述步驟d)中銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物的摩爾比為0.9-1∶1-1.1。
優(yōu)選的，在上述正極材料的制備方法中，所述步驟c)中熱處理的溫度為700-1000℃，熱處理的時(shí)間為24-30h。
優(yōu)選的，在上述正極材料的制備方法中，所述步驟e)中熱處理的溫度為500-800℃，熱處理的時(shí)間為36-48h。
本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明獲得的正極材料，具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，并且具備較高的純度和良好的高溫和大電流循環(huán)特性，同時(shí)，由于將鈷元素全部替換為銫元素，環(huán)保性能顯著提高。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
一種含銫鋰電池正極材料，所述正極材料由通式lice0.5-xfe2xmn1.5-xo4表示，該通式中，x=0.075。
所述的含銫鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：
a)、采用液相混合法，將錳源化合物、銫源化合物和鐵源化合物按比例混合均勻，溶解于油胺和水的混合溶液中，強(qiáng)力攪拌3.5min，然后將所得混合液移入高壓反應(yīng)釜中、密封，于275℃反應(yīng)28h；
b)、對(duì)所述混合溶液進(jìn)行洗滌后，噴霧干燥處理，得到第一混合物；
c)、將所述第一混合物進(jìn)行熱處理，得到銫鐵錳氧化物前軀體；
d)、將所述銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物混合并研磨，得到第二混合物；
e)、將所述第二混合物進(jìn)行熱處理，得到正極材料。
所述步驟a)中銫、鐵和錳的摩爾比為0.25∶0.35∶1.4。
所述步驟d)中銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物的摩爾比為1∶1。
所述步驟c)中熱處理的溫度為850℃，熱處理的時(shí)間為30h。
所述步驟e)中熱處理的溫度為620℃，熱處理的時(shí)間為40h。
實(shí)施例2：
一種含銫鋰電池正極材料，所述正極材料由通式lice0.5-xfe2xmn1.5-xo4表示，該通式中，x=0.05。
所述的含銫鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：
a)、采用液相混合法，將錳源化合物、銫源化合物和鐵源化合物按比例混合均勻，溶解于油胺和水的混合溶液中，強(qiáng)力攪拌3min，然后將所得混合液移入高壓反應(yīng)釜中、密封，于280℃反應(yīng)24h；
b)、對(duì)所述混合溶液進(jìn)行洗滌后，噴霧干燥處理，得到第一混合物；
c)、將所述第一混合物進(jìn)行熱處理，得到銫鐵錳氧化物前軀體；
d)、將所述銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物混合并研磨，得到第二混合物；
e)、將所述第二混合物進(jìn)行熱處理，得到正極材料。
所述步驟a)中銫、鐵和錳的摩爾比為0.3∶0.2∶1.5。
所述步驟d)中銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物的摩爾比為0.9∶1.1。
所述步驟c)中熱處理的溫度為700℃，熱處理的時(shí)間為30h。
所述步驟e)中熱處理的溫度為500℃，熱處理的時(shí)間為48h。
實(shí)施例3：
一種含銫鋰電池正極材料，所述正極材料由通式lice0.5-xfe2xmn1.5-xo4表示，該通式中，x=0.1。
所述的含銫鋰電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：
a)、采用液相混合法，將錳源化合物、銫源化合物和鐵源化合物按比例混合均勻，溶解于油胺和水的混合溶液中，強(qiáng)力攪拌5min，然后將所得混合液移入高壓反應(yīng)釜中、密封，于250℃反應(yīng)36h；
b)、對(duì)所述混合溶液進(jìn)行洗滌后，噴霧干燥處理，得到第一混合物；
c)、將所述第一混合物進(jìn)行熱處理，得到銫鐵錳氧化物前軀體；
d)、將所述銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物混合并研磨，得到第二混合物；
e)、將所述第二混合物進(jìn)行熱處理，得到正極材料。
所述步驟a)中銫、鐵和錳的摩爾比為0.2∶0.5∶1.3。
所述步驟d)中銫鐵錳氧化物前軀體和鋰源化合物的摩爾比為1∶1.1。
所述步驟c)中熱處理的溫度為700℃，熱處理的時(shí)間為30h。
所述步驟e)中熱處理的溫度為800℃，熱處理的時(shí)間為36h。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。