一種降低錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法
【專利摘要】本發(fā)明特別涉及一種降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法。該降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法，包括以下步驟：以碳酸鋰和二氧化錳為原料，首先采用干磨方式球磨，球磨速度為110-230r/min，然后在500-780℃進行煅燒，冷卻后得到鋰離子電池正極材料錳酸鋰。本發(fā)明以碳酸鋰和氧化錳為原料采用球磨處理方法，可降低錳源粒徑,增大比表面積和表面能,降低錳離子在電解液中的溶解，實現(xiàn)了對鋰離子電池正極材料錳酸鋰的改性，提高了電池的循環(huán)性能，對于制備高穩(wěn)定性的動力電池提供了有利的支撐。
【專利說明】ー種降低錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法
[0001](一)【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及ー種鋰離子電池正極材料錳酸鋰，特別涉及ー種降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法。
[0002](ニ)【背景技術(shù)】
鋰離子電池是新一代綠色電池，具有工作電壓和能量密度高、循環(huán)壽命長、體積小、重量輕等顯著優(yōu)點，一經(jīng)問世便迅速發(fā)展起來。鋰離子正極材料錳酸鋰是繼鈷酸鋰之后發(fā)展起來的新型正極材料，和鈷酸鋰相比，具有資源豐富、價格低廉、對環(huán)境友好、安全性好的顯著特點。尖晶石型LiMn2O4具有獨特的三維隧道結(jié)構(gòu)，有利于Li+的嵌入和脫出。作為鋰離子電池正極材料，LiMn2O4具有較高的功率和能量密度，在電動汽車領(lǐng)域受到青睞，是目前車用動力電池唯一實用化的正極材料。
[0003]近幾年，對錳酸鋰的研究一直是國內(nèi)外開發(fā)新型鋰離子電池正極材料的重點。但是LiMn2O4應(yīng)用的主要問題是高溫下電池循環(huán)使用容量衰減較快。究其原因，主要有錳的溶解、電解液的分解及Jahn-Teller效應(yīng)。對于這一問題的研究和解決途徑的探索是目前鋰離子電池研究的主要內(nèi)容。近年來，人們主要通過摻雜和表面包覆方法改進LiMn2O4的電化學(xué)性能，摻雜可以在一定程度上抑制Jahn-Teller畸變(姜-泰勒變形)，降低LiMn2O4的容量衰減速度。表面包覆能減少材料與電解液的接觸面積，抑制錳在電解液中的溶解，提高LiMn2O4的循環(huán)性能。但這些方法仍存在多種問題，如制備エ藝復(fù)雜、條件苛刻、周期長、難以大規(guī)模生產(chǎn)及生產(chǎn)成本高等。
[0004](三)
【發(fā)明內(nèi)容】
為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足.，本發(fā)明提供了ー種降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法，該方法制備的鋰離子電池正極材料錳酸鋰降低了錳在電解液中的溶解，提高了錳酸鋰電池的電化學(xué)性能。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
ー種降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:以碳酸鋰和ニ氧化錳為原料，首先采用干磨方式球磨，球磨速度為110-230r/ min，然后在500-780°C進行煅燒，隨爐冷卻得到鋰離子電池正極材料錳酸鋰。
[0006]本發(fā)明的降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法，其球料比為10-2:1，球磨時間為0.5-8h。
[0007]本發(fā)明的降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法，熱處理過程為以3-5°C /min的升溫速度升溫，燒結(jié)溫度為760_800°C，燒結(jié)時間為10h。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以碳酸鋰和氧化錳為原料采用球磨處理方法，降低了錳源粒徑，増大了比表面積和表面能，エ藝簡單，實現(xiàn)了對鋰離子電池正極材料錳酸鋰的改性，降低了錳酸鋰中錳離子在電解質(zhì)中的溶解，抑制Jahn-Teller畸變，提高了電池的循環(huán)性能，對于制備高穩(wěn)定性的動カ電池提供了有利的支撐。
[0009](四)【專利附圖】
【附圖說明】
附圖1為不同時間球磨原料制備的錳酸鋰的X-射線衍射圖；附圖2為附圖1中局部X-射線衍射放大圖；
附圖3為人工研磨時間0.5h制備的錳酸鋰樣品的SEM圖；
附圖4為球磨時間2h制備的錳酸鋰樣品的SEM圖；
附圖5為球磨時間4h制備的錳酸鋰樣品的SEM圖；
附圖6為球磨時間6h制備的錳酸鋰樣品的SEM圖；
附圖7為球磨時間8h制備的錳酸鋰樣品的SEM圖；
附圖8為制備錳酸鋰前30次循環(huán)性能曲線。
[0010](五)【具體實施方式】 實施例1
以碳酸鋰和ニ氧化錳為原料，按摩爾比L1:Mn = 1:2準(zhǔn)確稱取原料，在行星式球磨機上進行機械球磨，球料比分別為10:1、8:1、6:1、4:1、2:1，轉(zhuǎn)速為200 r/ min，球磨6h。將制備的試樣分別轉(zhuǎn)移至剛玉坩堝中，在電阻爐中、空氣氣氛下進行熱處理:先以5 0C/min的速度升溫至500で并保溫3h，冷卻后稍微研磨，使預(yù)燒后的粉體散開，再將預(yù)燒料以3 V /min的速度升溫至780°C并保溫10h，隨爐冷卻后，得到樣品。
[0011]表I為實施例1在轉(zhuǎn)速為200 r/ min，球磨時間為6h時制得的樣品的d50，從表I可以看出，球料比對球磨效率影響較大。
[0012]表-1球料比對原料顆粒度大小影響
【權(quán)利要求】
1.ー種降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法，其特征在于:包括以下步驟:以碳酸鋰和ニ氧化錳為原料，首先采用干磨方式球磨，球磨速度為110-230 r/min，然后在500-780°C進行煅燒，冷卻后得到鋰離子電池正極材料錳酸鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法，其特征在于:其球料比為10-2:1，球磨時間為0.5-8h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低鋰離子電池正極材料錳酸鋰中錳在電解液中溶解的方法，其特征在于:熱處理過程為以3-5°C/min的升溫速度升溫，燒結(jié)溫度為760-800°C，燒結(jié)時間為10h。
【文檔編號】H01M4/505GK103441264SQ201310405581
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】沈建興, 魏長寶, 張加艷, 張克昌 申請人:齊魯工業(yè)大學(xué)