專利名稱：鋰錳電池中鋰錳復(fù)合氧化物的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池中正極活性材料的制造方法。
在鋰電池中，以二氧化錳(MnO2)作正極活性材料，具有價(jià)格低康，保存性能好等優(yōu)點(diǎn)，日本專利Jp02054865以MnO2為主體加入適量的LiOH或Li2CO3混合均勻后進(jìn)行熱處理，反應(yīng)后得到具有尖晶石結(jié)構(gòu)的活性材料。
在二次鋰電池中應(yīng)用這種正極材料時(shí)，在充放電過程中，鋰離子在尖晶石中進(jìn)行“嵌入”和“脫嵌”循環(huán)，而正極材料結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，因此制得的電池可以深度充放電，具有長的充放電循環(huán)壽命。但是，這種尖晶石材料活性低，比容量大約在100mAh/g左右，無法制備成高容量的二次電池。
本發(fā)明的目的是為了克服比容量低的缺點(diǎn)而提供一種高比容量的尖晶石正極活性材料的制造方法。
本發(fā)明是在LiOH或Li2CO3與MnO2的混合物中加入少量過渡元素氧化物，如V2O5，NiO2，Co2O3，進(jìn)行熱處理，反應(yīng)后的產(chǎn)物稱為摻雜的尖晶石。Co2O3使尖晶石晶格形成空隙便于鋰離子深入尖晶石晶格內(nèi)“嵌入”和“脫嵌”，從而提高正極材料的活性，增大比容量，摻雜尖晶石正極活性材料的制備包括以下步驟將純度為85％的MnO2經(jīng)水洗至中性，烘干。在1摩爾MnO2中加入0.5～1摩爾的LiOH，再加入0～0.15摩爾的Co2O3，混合研磨，以350—470℃熱處理10—24小時(shí)，最佳熱處理?xiàng)l件為380—470℃，18—21小時(shí)，然后水洗至中性，以除去未反應(yīng)的LiOH烘干備用。
用常規(guī)方法將正極材料壓片，以塑料薄膜為隔膜，用1摩爾的LiClO4溶解在碳酸丙烯酯中和乙二醇二甲醚混合溶劑中作為電解質(zhì)，制成扣式電池。
表I為以摻雜和未摻雜尖晶石為正極材料所制得的鋰電池電池容量的比較電池 Eo(伏)放電制式終止電壓(伏) 比容量(mAh/g)1號(hào)(摻)3.4 0.2mA恒流 2.0 1672號(hào)(未)3.4 0.2mA恒流 2.0 106

圖1表示出1，2號(hào)電池的放電曲線，圖2表示出摻雜尖晶正極材料的循環(huán)伏安特性。用摻雜的尖晶石作正極材料，制成AA型園柱電池，總重量為20g，容量可達(dá)1000mAh。
實(shí)施例1、將純度為85％的MnO2水洗至中性，烘干，取其10克加入2.8克的LiOH和1克Co2O3研磨混合，在400℃反應(yīng)20小時(shí)，將產(chǎn)物放入清水中洗至中性過濾，烘干得摻雜尖晶石10克，以該尖晶石作鋰電池正極活性材料，放電容量為143mAh/g。
實(shí)施例2、將純度為85％的MnO2水洗至中性，烘干取其10克，LiOH 5.5克，Co2O32.9克，研磨混合均勻，在470℃反應(yīng)18小時(shí)，后處理?xiàng)l件同實(shí)施例1，得摻雜尖晶石11.5克制成鋰電池的放電容量為141mAh/g。
實(shí)施例3、將純度為85％的MnO2水洗至中性，烘干，取其10克加入LiOH1.2克在380℃下反應(yīng)21小時(shí)，后處理?xiàng)l件同實(shí)施例1，得摻雜尖晶石9克，制成的鋰電池放電容量為115mAh/g。
權(quán)利要求
1.一種鋰錳氧化物的制備方法它由二氧化錳，和鋰化合物經(jīng)加熱制成其特征在于在二氧化錳和鋰化合物混合物中還加入氧化鈷，其中二氧化錳∶鋰化合物∶氧化鈷按摩爾比為1∶0.5～1∶0～0.15，三者經(jīng)混合研磨后在350～470℃，熱處理10—24小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰錳氧化物的制備方法其特征在于所述的鋰化合物為氫氧化鋰或碳酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰錳氧化物的制備方法其特征在于熱處理?xiàng)l件最佳為380—470℃，時(shí)間為18—21小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰錳氧化物的制備方法其特征在于所述的二氧化錳經(jīng)水洗至中性。
全文摘要
一種鋰錳復(fù)合氧化物的制造方法，它是涉及鋰電池中正極活性材料制造方法，二氧化錳與氫氧化鋰或碳酸鋰混合后加入氧化鈷，三者比例為1∶0.5～1∶0～0.15經(jīng)熱處理后形成摻雜尖晶石，是二次鋰電池正極活性物質(zhì)材料，由于氧化鈷使尖晶石晶格形成空隙，從而使比容量由100mAh/g提高到160mAh/g。
文檔編號(hào)H01M4/50GK1129855SQ95101589
公開日1996年8月28日 申請(qǐng)日期1995年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月22日
發(fā)明者劉昌炎, 李桂芳, 馬巍, 王艷喬, 邸振文 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所