氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰復(fù)合正極材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰復(fù)合正極材料的制備方法；包括如下步驟：一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料混合，得到固體物質(zhì)；二、將固體物質(zhì)與分散劑攪拌，球磨混合；三、將球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；四、將前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，在500℃～900℃中燒結(jié)4～24小時；五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10～20μm，比表面積為0.3～1.5m2／g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為LixMn2-yMyO4，其中M代表金屬元素；具有循環(huán)性和高溫不衰減的優(yōu)點。
【專利說明】氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰復(fù)合正極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰復(fù)合正極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子二次電池具有很高的開路電壓和質(zhì)量比容量，廣泛的應(yīng)用于3C產(chǎn)品，和逐步進入動力電池領(lǐng)域。因此，鋰離子電池具有強勁的發(fā)展前景。尖晶石錳酸鋰與其它正極材料相比，具有成本低、無毒、無污染且具有較高的放電電壓(?4V)等優(yōu)勢。但是由于Jahn-Teller畸變效應(yīng)和Mn2+在電解質(zhì)中的溶解，造成尖晶石錳酸鋰循環(huán)性和高溫性能的衰減。
[0003]針對Jahn-Teller畸變，通常采取體相摻雜，加入金屬離子，提高[MnO6]的晶格能；針對Mn2+在電解質(zhì)中的溶解，通常在尖晶石錳酸鋰的表面包覆一層金屬、非金屬氧化物(如Ti02、SiO2, A1203、MgO, ZnO等)或者碳，但是容易造成包覆層不均勻，無法抑制Mn2+的溶解，高溫充放電情況下，改性尖晶石錳酸鋰的循環(huán)性能沒有改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，而提供一種使用氣相沉積法，通過在煅燒階段氣體裂解的碳，均勻的包覆在摻雜錳酸鋰顆粒的表面，降低材料的Jahn-Teller效應(yīng)；抑制錳酸鋰材料在電解液中的溶解，達(dá)到循環(huán)性和高溫不衰減的氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰復(fù)合正極材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:該制備方法包括如下步驟:
[0006]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比I?2: 0.5?2: 0.01?1.5進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0007]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 5?20，攪拌，球磨混合；
[0008]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為100°C?300°C，出口溫度為50°C?200°C，壓縮空氣壓力為0.1MPa?3MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0009]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1?100L / min，還原氣體的氣流量為0.1?IOL / min，前驅(qū)體粉末以I?IO0C / min的速率升溫，在500°C?900°C中燒結(jié)4?24小時；
[0010]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10?20 μ m,比表面積為0.3?1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為LixMn2_yMy04，其中M代表金屬元素。
[0011]所述步驟一中的鋰源化合物選自氫氧化鋰、磷酸鋰、碳酸鋰，醋酸鋰或磷酸二氫鋰的任意一種；所述錳源化合物選自電解二氧化錳、四氧化三錳、醋酸錳，硫酸錳或草酸錳的任意一種；所述摻雜源料選自氧化鉻、醋酸鉻、三氧化二鋁、氧化鎂、醋酸鎂、硝酸鋁、硫酸鋁，醋酸鈷或醋酸鎳的任意一種。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.1?I。所述保護氣體選自氮氣或氬氣的任意一種。所述還原氣體選自乙炔，甲烷或乙烷的任意一種。
[0012]按照上述方案制成的氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰復(fù)合正極材料，通過使用氣相沉積法，通過在煅燒階段氣體裂解的碳，均勻的包覆在摻雜錳酸鋰顆粒的表面，降低材料的Jahn-Teller效應(yīng)；抑制猛酸鋰材料在電解液中的溶解,達(dá)到循環(huán)性和高溫不衰減的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實驗例一的二氧化錳原料的電鏡照片。
[0014]圖2為本發(fā)明實驗例一為氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰的電鏡照片。
[0015]圖3為本發(fā)明實驗例一為氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰的XRD圖。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明為氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰復(fù)合正極材料的制備方法，現(xiàn)結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明。具體的實施方式如下:
[0017]實施例一
[0018]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0019]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1: 0.5: 1.5進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0020]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 5，攪拌，球磨混合；
[0021]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為100°c，出口溫度為50°C，壓縮空氣壓力為0.1MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0022]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1?100L / min，還原氣體的氣流量為0.1?IOL / min，前驅(qū)體粉末以1°C /min的速率升溫，在500°C中燒結(jié)24小時；
[0023]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10?20 μ m,比表面積為0.3?1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為LiMntl5CiY5O4，其中M代表金屬元素。
[0024]所述步驟一中的鋰源化合物為氫氧化鋰；所述錳源化合物為電解二氧化錳；所述摻雜源料為氧化鉻。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.1。所述保護氣體為氮氣。所述還原氣體為乙炔。
[0025]實施例二
[0026]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0027]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比2: 2: 0.0l進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0028]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 20，攪拌，球磨混合；
[0029]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為300°C，出口溫度為200°C，壓縮空氣壓力為3MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0030]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1?100L / min，還原氣體的氣流量為0.1?IOL / min，前驅(qū)體粉末以
5.50C / min的速率升溫，在900°C中燒結(jié)4小時；
[0031]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10?20 μ m,比表面積為0.3?1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為Li2Mn2CratllO4,其中M代表金屬元素。
[0032]所述步驟一中的鋰源化合物為磷酸鋰；所述錳源化合物為四氧化三錳；所述摻雜源料為醋酸鉻。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1:1。所述保護氣體為氬氣。所述還原氣體為甲烷。
[0033]實施例三
[0034]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0035]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1.5: 1.25: 0.75進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0036]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 12.5，攪拌，球磨混合；
[0037]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為200°C，出口溫度為125°C，壓縮空氣壓力為1.55MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0038]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1?100L / min，還原氣體的氣流量為0.1?IOL / min，前驅(qū)體粉末以IO0C / min的速率升溫，在700°C中燒結(jié)14小時；
[0039]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10?20 μ m,比表面積為0.3?1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為Lih5Mnh25Ala75O4,其中M代表金屬元素。
[0040]所述步驟一中的鋰源化合物為碳酸鋰；所述錳源化合物為醋酸錳；所述摻雜源料為三氧化二鋁。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.55。所述保護氣體為氮氣。所述還原氣體為乙烷。
[0041]實施例四
[0042]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0043]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1.1: 1.26: 0.74進行混合，得到固體物質(zhì)；[0044]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 7，攪拌，球磨混合；
[0045]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為150°C，出口溫度為90°C，壓縮空氣壓力為0.5MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0046]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1~100L / min，還原氣體的氣流量為0.1~IOL / min，前驅(qū)體粉末以4°C /min的速率升溫，在600°C中燒結(jié)21小時；
[0047]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10~20 μ m,比表面積為0.3~1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為Li1.^nh26Mga74O4，其中M代表金屬元素。
[0048]所述步驟一中的鋰源化合物為醋酸鋰；所述錳源化合物為硫酸錳；所述摻雜源料為氧化鎂。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.8。所述保護氣體為氬氣。所述還原氣體為甲烷。
[0049]實施例五
[0050]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0051]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1.2: 1.9: 0.1進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0052]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 8，攪拌，球磨混合；
[0053]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為160°C，出口溫度為130°C，壓縮空氣壓力為2MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0054]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1~100L / min，還原氣體的氣流量為0.1~IOL / min，前驅(qū)體粉末以6°C /min的速率升溫，在830°C中燒結(jié)7小時；
[0055]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10~20 μ m,比表面積為0.3~1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為Lih2Mnh9MgaiO4，其中M代表金屬元素。
[0056]所述步驟一中的鋰源化合物為磷酸二氫鋰；所述錳源化合物為草酸錳；所述摻雜源料為醋酸鎂。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.7。所述保護氣體為氮氣。所述還原氣體為乙炔。
[0057]實施例六
[0058]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0059]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1.3: 1.0: 1.0進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0060]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 17，攪拌，球磨混合；[0061]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為210°C，出口溫度為130°C，壓縮空氣壓力為2.1MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0062]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1?100L / min，還原氣體的氣流量為0.1?IOL / min，前驅(qū)體粉末以8°C /min的速率升溫，在650°C中燒結(jié)13小時；
[0063]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10?20 μ m,比表面積為0.3?1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為Lih3MnhtlAl1.為，其中M代表金屬元素。
[0064]所述步驟一中的鋰源化合物為碳酸鋰；所述錳源化合物為醋酸錳；所述摻雜源料為硝酸鋁。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.5。所述保護氣體為氬氣。所述還原氣體為甲烷。
[0065]實施例七
[0066]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0067]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1.9: 1.5: 0.5進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0068]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 15，攪拌，球磨混合；
[0069]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為220°C，出口溫度為175°C，壓縮空氣壓力為2.6MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0070]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1?100L / min，還原氣體的氣流量為0.1?IOL / min，前驅(qū)體粉末以9°C /min的速率升溫，在655°C中燒結(jié)17小時；
[0071]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10?20 μ m,比表面積為0.3?1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為Lih9Mnh5Ala5O4,其中M代表金屬元素。
[0072]所述步驟一中的鋰源化合物為磷酸鋰；所述錳源化合物為醋酸錳；所述摻雜源料為硫酸鋁。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.4。所述保護氣體為氮氣。所述還原氣體為乙烷。
[0073]實施例八
[0074]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0075]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1.6: 0.8: 1.2進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0076]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 11.5，攪拌，球磨混合；
[0077]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為135°C，出口溫度為70°C，壓縮空氣壓力為l.SMPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0078]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1~100L / min，還原氣體的氣流量為0.1~IOL / min，前驅(qū)體粉末以2°C /min的速率升溫，在660°C中燒結(jié)18小時；
[0079]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10~20 μ m,比表面積為0.3~1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為Lih6Mna8Cc^2O4，其中M代表金屬元素。
[0080]所述步驟一中的鋰源化合物為磷酸二氫鋰；所述錳源化合物為草酸錳；所述摻雜源料為醋酸鈷。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.7。所述保護氣體為氬氣。所述還原氣體為乙炔。
[0081]實施例九
[0082]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于:該制備方法包括如下步驟:
[0083]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1.8: 1.95: 0.05進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0084]二、將步驟一 中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 14，攪拌，球磨混合；
[0085]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為280°C，出口溫度為190°C，壓縮空氣壓力為2.5MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0086]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1~100L / min，還原氣體的氣流量為0.1~IOL / min，前驅(qū)體粉末以7°C /min的速率升溫，在630°C中燒結(jié)17小時；
[0087]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10~20 μ m,比表面積為0.3~1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為Lih8Mnh95Niatl5O4,其中M代表金屬元素。
[0088]所述步驟一中的鋰源化合物為磷酸鋰；所述錳源化合物為電解二氧化錳；所述摻雜源料為醋酸鎳。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.3。所述保護氣體為氮氣。所述還原氣體為乙烷。
[0089]上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉，而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保護范圍之中。
[0090]實驗例一
[0091]一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0092]一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比1.2: 1.98: 0.02進行混合，得到固體物質(zhì)；
[0093]二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 12，攪拌，球磨混合；
[0094]三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為160°C，出口溫度為100°C，壓縮空氣壓力為0.5MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末；
[0095]四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1~100L / min，還原氣體的氣流量為0.1~IOL / min，前驅(qū)體粉末以I~IO0C / min的速率升溫，在800°C中燒結(jié)6小時；
[0096]五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10~20 μ m,比表面積為0.3~1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為LixMn2_yMy04，其中M代表金屬元素。
[0097]所述步驟一中的鋰源化合物為碳酸鋰；所述錳源化合物為四氧化三錳；所述摻雜源料選自三氧化二鋁。所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化鋯球。所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.5。所述保護氣體為氮氣。所述還原氣體為乙炔。
[0098]上述步驟五中的產(chǎn)物L(fēng)ixMn2_yMy04碳包覆摻雜正極材料錳酸鋰、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量比為93: 4: 3混合，并加入一定量的氮甲基吡咯攪拌成漿料，涂于鋁箔上，裁片、烘干、壓片，制得正極，以鋰片為負(fù)極，電解液采用EC: EMC = 4: 6 (IMLiPF6)，組裝成半電池進行測試。電池充放電測試在0.2C下，循環(huán)100次，在55°C下，循環(huán)50次。充放電截至電壓分別為4.3V和 2.8V。IC初始放電比容量為113mAh / g，常溫循環(huán)100周容量保持率92%，550C IC循環(huán)100周容量保持率為86%。用X射線衍射儀對制得的氣相沉積法碳包覆Lih2Mr^98Alatl2O4進行X射線衍射,衍射圖,如圖3所示,顯示該制得的材料仍為尖晶石相，沒有其它雜相出現(xiàn)。如圖1所示，圖1為原料二氧化錳的電子顯微照片，可以看出來為類球形；如圖2所示，圖2為氣相沉積法碳包覆Li1.^n1.98Ala J4的顯微照片，可以看出碳包覆摻雜錳酸鋰結(jié)晶顆粒大小均一，可粒徑分布小。
【權(quán)利要求】
1.一種氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于:該制備方法包括如下步驟: 一、將鋰源化合物，錳源化合物和摻雜源料，按照鋰，錳和摻雜源料中的金屬元素M按照摩爾比I?2: 0.5?2: 0.0l?1.5進行混合，得到固體物質(zhì)； 二、將步驟一中的固體物質(zhì)與分散劑按照質(zhì)量比1: 5?20，攪拌，球磨混合； 三、將步驟二中的球磨混合后的均勻漿料通過噴霧干燥機進行干燥，其噴霧干燥機的進口溫度為100°C?300°C，出口溫度為50°C?200°C，壓縮空氣壓力為0.1MPa?3MPa，得到干燥好的前驅(qū)體粉末； 四、將步驟三中的前驅(qū)體粉末置于回轉(zhuǎn)爐中，通入保護氣體和還原氣體，保護氣體的氣流量為0.1?100L / min，還原氣體的氣流量為0.1?IOL / min，前驅(qū)體粉末以I?10°C /min的速率升溫，在500°C?900°C中燒結(jié)4?24小時； 五、將步驟四中燒結(jié)后的前驅(qū)體粉末自然降溫至室溫后，進行粉碎，粉碎后的前驅(qū)體粉末平均粒徑為10?20 μ m,比表面積為0.3?1.5m2 / g，即可制成尖晶石摻雜錳酸鋰，其化學(xué)式為LixMn2_yMy04，其中M代表金屬元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于:所述步驟一中的鋰源化合物選自氫氧化鋰、磷酸鋰、碳酸鋰，醋酸鋰或磷酸二氫鋰的任意一種；所述錳源化合物選自電解二氧化錳、四氧化三錳、醋酸錳，硫酸錳或草酸錳的任意一種；所述摻雜源料選自氧化鉻、醋酸鉻、三氧化二鋁、氧化鎂、醋酸鎂、硝酸鋁、硫酸鋁，醋酸鈷或醋酸鎳的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于:所述步驟二中的球磨介質(zhì)氧化錯球。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于:所述步驟二中的分散劑為去離子水和無水乙醇的混合物，其混合比例為去離子水和無水乙醇的質(zhì)量比為1: 0.1?I。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于:所述保護氣體選自氮氣或氬氣的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣相沉積法包覆摻雜錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于:所述還原氣體選自乙炔，甲燒或乙燒的任意一種。
【文檔編號】H01M4/1397GK103794758SQ201410062185
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】吳靜, 尹盛玉, 張志如, 袁文訪, 楊紅帥, 鄭麗麗 申請人:新鄉(xiāng)錦潤科技有限公司