一種改善層狀錳酸鋰性能的方法

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1、說明書摘要本發(fā)明涉及一種采用Co、Al、Cr摻雜對(duì)層狀錳酸鋰進(jìn)行改性的方法及由此得到的鋰離子正極材料。由本發(fā)明方法生產(chǎn)的改性正極材料與改性前相比，能顯著改善的循環(huán)性能，降低首次充放電過程中的不可逆容量；其中Co和Al是摻雜效果較好的元素。1100052006.7摘要附圖1100062006.7權(quán)利要求書1.一種改性層狀錳酸鋰的制作方法，其特征在于包括如下步驟：（1）m-LiMnO2的制備Mn2O3的制備：以電解MnO2為原料在高溫下煅燒，溫度分別控制在500℃、600℃、700℃、800℃、900℃，燒結(jié)時(shí)間為1

2、5h，然后將樣品隨爐冷卻至室溫。a-NaMnO2的合成:將Mn2O3和無水Na2CO3按摩爾比1：1混合，用球磨機(jī)充分研磨，然后于臥式電阻爐中進(jìn)行燒結(jié)，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行升溫至指定溫度（710℃）后恒溫24h，樣品隨爐冷卻。m-LiMnO2的制備：按摩爾比8：1稱取一定質(zhì)量的LiBr和a-NaMnO2，將LiBr在一定的正己醇中完全溶解，配置為4mol/L的溶液，然后加入a-NaMnO2搖勻，在145℃-154℃下加熱回流8h。冷卻至室溫，將混合液過濾，沉淀物用n-正己醇和乙醇洗滌，然后干燥備用。（2）m-LiMn

3、O2的改性在制備a-NaMnO2的原料中按比例加入一定量的摻雜元素（Co、Al、Cr），其他條件與（1）中的相同，得到的樣品為a-NaM0.1Mn0.9O2（M代表Co、Al、Cr），然后通過離子交換法制得摻雜的層狀錳酸鋰。2.如權(quán)利要求1所述的Mn2O3的制備中，煅燒環(huán)境一直處于密閉狀態(tài)下不與空氣接觸直至冷卻至室溫3.如權(quán)利要求1所述的m-LiMnO2的制備過程中溶解LiBr需適當(dāng)加熱才能保證完全溶解。4.如權(quán)利要求1所述的m-LiMnO2的制備回流過程中需勻速攪拌。5.如權(quán)利要求1所述m-LiMnO2的制備和

4、m-LiMnO2的改性最后一步沉淀物洗滌先用正己醇洗滌少量多次，最后用乙醇洗滌3次即可。1100022006.7說明書一種改善層狀錳酸鋰性能的方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的改性制備以及性能的提升。背景技術(shù)目前，鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備及各種電動(dòng)設(shè)備上，市場(chǎng)上衡量鋰離子的性能指標(biāo)包括容量的大小和循環(huán)性能的高低等。循環(huán)性能是指電池多次充放電循環(huán)之后的容量保持率。鋰離子蓄電池的發(fā)展關(guān)鍵是電極材料的發(fā)展。目前，與鋰離子蓄電池負(fù)極的發(fā)展相比較，正極材料的發(fā)展稍顯緩慢，正極材料主要集中在：鈷系、錳系

5、、鎳系的氧化物鋰鹽上。層狀結(jié)構(gòu)的LiCO2電極性能良好，是當(dāng)前市場(chǎng)上廣泛采用的正極材料。但鈷儲(chǔ)量有限，價(jià)格較高，同時(shí)長(zhǎng)期使用鈷，對(duì)環(huán)境污染大。因此急需LiCO2的替代材料出現(xiàn)。錳酸鋰具有資源豐富、無污染、價(jià)格便宜、耐過充過放、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被人們視為最有發(fā)展前途的正極材料之一。特別對(duì)于動(dòng)力電池，錳酸鋰具有誘人的前景。錳酸鋰中目前研究最多的是尖晶石錳酸鋰。其理論比容量是148mAh/g，實(shí)際比容量只有110mAh/g左右，電壓平臺(tái)為3.9V。但它除容量偏低外，循環(huán)性能也不夠理想，特別是高溫下（電池工作溫度有時(shí)高

6、達(dá)50℃以上）容量衰減嚴(yán)重。層狀錳酸鋰（m-LiMnO2）理論容量高達(dá)285mAh/g，，差不多是尖晶石LiMn2O4的2倍。但未經(jīng)摻雜的m-LiMnO2循環(huán)性能很差，充放電過程中不可逆容量大。文獻(xiàn)報(bào)道摻雜是提高循環(huán)性能最好的方法。層狀錳酸鋰是當(dāng)前世界鋰離子蓄電池正極材料的研究熱點(diǎn)，而我國(guó)尚處于起步階段，少見文獻(xiàn)報(bào)道，我國(guó)錳儲(chǔ)量居世界第二，因此，研究開發(fā)層狀錳酸鋰很有意義。本文對(duì)層狀錳酸鋰的制備條件和改性進(jìn)行了探索性研究。發(fā)明內(nèi)容5100032006.7本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種層狀錳酸鋰的制備方法，并對(duì)其

7、改性，改善了層狀錳酸鋰的循環(huán)性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是：采用摻雜的方法對(duì)層狀錳酸鋰進(jìn)行改性，并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比所具有的有益效果是：增加了正極材料的可逆容量，并提高電池的循環(huán)性能。附圖說明圖1是不同溫度下制備的Mn2O3樣品的X射線衍射圖譜；圖2是a-NaMnO2及m-LiMnO2的X射線衍射圖；圖3是摻雜型層狀錳酸鋰的X射線衍射圖譜；圖4是800℃下處理的Mn2O3的SEM圖；圖5是m-LiMnO2的SEM圖。圖6是m-LiMnO2的首次充放電曲線。圖7是m-LiMnO2的循環(huán)曲線。圖8

8、是摻雜型m-LiMnO2的放電曲線。圖9是摻雜型10%Al3+的LiMnO2的循環(huán)曲線?！D10是摻雜型10%Cr3+和Co3+及不摻雜的LiMnO2的循環(huán)曲線對(duì)比。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一樣品的表征用X射線衍射技術(shù)（XRD）對(duì)樣品進(jìn)行物相分析。采用的是日本Rigaku公司生產(chǎn)的X射線自動(dòng)衍射儀。用掃描電鏡觀察樣品表面形貌。儀器采用JEOL公司的JSM-5600LV型電