一種鋰離子電池正極材料的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種材料上覆層的制造方法，尤其涉及一種固體電解 質(zhì)Lia35La a55TiO3包覆鋰離子電池正極材料尖晶石猛酸鋰LiMn2O4的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油資源的日趨枯竭和環(huán)境污染的日益加劇，以電池為動力的混合型電動汽 車及純電動汽車已經(jīng)成為全球性的熱點話題。近期，世界各國對電動汽車的發(fā)展都給予了 重大支持，并制定了相應(yīng)的發(fā)展計劃，期望以此來緩解越來越嚴(yán)重的能源危機和大氣環(huán)境 污染問題。目前，大型鋰離子電池被認(rèn)為是最具有潛力的汽車動力電池。國內(nèi)外諸多汽車 生產(chǎn)廠家正在著手于車用鋰離子電池的研究，并已經(jīng)實現(xiàn)了部分商業(yè)化。尖晶石型錳酸鋰 具有熱穩(wěn)定性好、耐過充電、大電流充放電性能優(yōu)越、資源豐富且對環(huán)境友好等優(yōu)點，其因 此成為車用大型鋰離子電池的理想正極材料。近年來，尖晶石型錳酸鋰在電動汽車領(lǐng)域已 經(jīng)被普遍接受，并進入產(chǎn)業(yè)化階段。例如，豐田、本田、日產(chǎn)等汽車公司所生產(chǎn)的電動汽車都 使用了以尖晶石型錳酸為正極的鋰離子鋰電池。三菱汽車于2009年7月推出的"i-MiEV" 電動汽車，也采用錳酸鋰作為鋰離子電池的正極材料。
[0003] 隨著電動汽車的逐步發(fā)展，對尖晶石型錳酸鋰的穩(wěn)定性能以及循環(huán)壽命要求也逐 步提高。尖晶石型錳酸鋰由于其結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致循環(huán)性能比較差，尤其是高溫循環(huán)性能需要 進一步提高。包覆是提高尖晶石型錳酸鋰LiMn 2O4高溫性能的重要途徑之一。包覆的厚度 以及均勻程度決定了包覆質(zhì)量，它們會影響電池最終性能。用常規(guī)的方法來合成具有均勻 厚度以及納米尺度包覆層是比較困難的。
[0004] 現(xiàn)有的LiMn2O4正極材料的包覆方法主要有以下兩類。第一類機械混合燒結(jié)法，該 方法合成工藝簡單，只需將活性物質(zhì)和包覆材料機械混合后，低溫煅燒即可得產(chǎn)物。第二 類熔鹽法，這種方法合成工藝簡單，包覆層與活性材料的結(jié)合力也有所提升。
[0005] 現(xiàn)有的LiMn2O4正極材料的兩種包覆方法機械混合燒結(jié)法與熔鹽法都存在相應(yīng)的 問題，通過機械混合燒結(jié)法制備的材料，包覆層厚度難以控制，包覆不均勻，在電池充放電 過程中容易出現(xiàn)局部電流過高的問題。第二類熔鹽法，這種方法合成出的包覆材料非常有 限，像氧化物等具有高熔點的材料就不適合該方法，而且，該方法制備的包覆層厚度達不到 納米尺度，且包覆層不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料的合成方法，解決了現(xiàn)有 LiMn2O4正極材料包覆技術(shù)中，可選的包覆層材料有限，包覆層難以實現(xiàn)納米化，且厚度不 可控，不均勻，電池充放電過程中容易出現(xiàn)局部電流過高等問題。
[0007] 為達到上述目的，具體技術(shù)方案如下：
[0008] -種鋰離子電池正極材料的合成方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟1，制備尖晶石型錳酸鋰；
[0010] 步驟2,將硝酸鋰、硝酸鑭以及鈦酸異丙酯溶解到異丙醇中，制得異丙醇溶液；
[0011] 步驟3,將步驟1中制得的尖晶石型錳酸鋰加到步驟2中的異丙醇溶液中，攪拌，并 在300~400°C下熱處理1~3h，制得Li a35Laa55TiO3包覆的尖晶石型錳酸鋰。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟1中還包括：將尖晶石型錳酸鋰進行一元或多元其他金屬元素 摻雜，形成摻雜化合物L(fēng)iM xMn2 x04,其中，M為元素周期表中的第一，第二主元素、過渡金屬元 素和稀土元素；
[0013] 所述步驟3中包括，將步驟1中制得的摻雜化合物L(fēng)iMxMn2凡加到步驟2中的異 丙醇溶液中，攪拌，并在300~400°C下熱處理1~3h，制得1^。. 351^。.551103包覆的摻雜化合 物 LiMxMn2 x04 〇
[0014] 優(yōu)選的，所述M為
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟2中的硝酸鋰、硝酸鑭以及鈦酸異丙酯的原子比為1:1:2。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟3中的異丙醇為50mL。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟3中攪拌直到溶液量減少至原來的三分之一。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟3中將攪拌后的溶液轉(zhuǎn)移到坩堝中進行熱處理。
[0019] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效實現(xiàn)包覆層納米化，且厚度均勻可 控，制得的表面納米尺度的包覆層能夠有效減少LiMn 2O4與電解液的接觸，減少電池充放電 過程中副反應(yīng)，提升電池的穩(wěn)定性能改善電池的高溫循環(huán)壽命。
【附圖說明】
[0020] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0021] 圖1是本發(fā)明實施例的流程示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明實施例1的包覆層的透射電鏡照片；
[0023] 圖3是本發(fā)明實施例1的包覆層的透射電鏡照片；
[0024] 圖4是本發(fā)明實施例1的包覆層的透射電鏡照片。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。
[0027] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做具體闡釋。
[0028] 如圖1中所示，本發(fā)明的實施例的一種鋰離子電池正極材料的合成方法，具體步 驟為：
[0029] 步驟1，制備尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4,在本發(fā)明實施例中，尖晶石型錳酸鋰LiMn 2O4 還可進行一元或多元其他金屬元素?fù)诫s，形成摻雜化合物L(fēng)iMxMn2 x04。這里摻雜元素 M包 括元素周期表中的第一，第二主元素、過渡金屬元素和稀土元素，例如Na、K、Zn2+、Mg'Al' /-λ 2+ /~\ 3+ /~\ 3+ ?ρ' 3+ τ t4+