專利名稱：一種鋰離子二次電池正極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池正極材料及其制備方法。以該發(fā)明鋰離子二次電池正極材料組裝鋰離子二次電池，具有良好的穩(wěn)定性。
LiMn2O4是一種對環(huán)境友好，價(jià)格低廉的鋰離子二次電池正極材料，但是由于充放電引起的晶體結(jié)構(gòu)崎變和Mn3+的溶解，經(jīng)多次循環(huán)后，可逆充放電容量急劇衰減，尤其在45℃-55℃高溫下電化學(xué)性能惡劣。因此，LiMn2O4作為鋰離子二次電池正極材料不能滿足應(yīng)用要求。
為了完善和提高LiMn2O4的循環(huán)性能，科研人員首先在LiMn2O4中引進(jìn)過渡金屬元素，雖然取得了一定的進(jìn)展，但仍未能達(dá)到所需要求，并且依然不能解決高溫下性能惡劣的問題。
在現(xiàn)有專利5674645中，Amatucci等人添加氟元素制備了鋰錳氧氟化合物，但該專利依然沒有解決尖晶石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和高溫問題。
本發(fā)明旨在開發(fā)一種鋰離子二次電池正極材料，以LiMn2O4為基礎(chǔ)，通過添加鹵族元素，用濕法研磨焙燒的方法制備鋰錳氧化合物鋰離子二次電池正極材料，使它具有優(yōu)異的可逆嵌入能力，良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
這一目標(biāo)在本發(fā)明中得到很好的實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明采用以電解MnO2，水合LiOH和水合LiX為原料，按重量比5∶1稱取無水乙醇為分散劑，在球磨機(jī)中濕法研磨12小時(shí)混合均勻，充分研磨后的前驅(qū)物在紅外燈烘箱中蒸發(fā)掉無水乙醇，取出后仔細(xì)研磨，于馬弗爐中在445℃-455℃恒溫4-6小時(shí)，再在650℃-800℃焙燒18-36小時(shí)，自然冷卻至室溫。用該方法制備即得到本發(fā)明的鋰離子二次電池正極材料，為通式Li1+xMn2O4-yXy,X為一種鹵族元素，例如F,Cl,Br，當(dāng)X為F時(shí)，x≤0.3,0≤y＜0.05；當(dāng)X為其它鹵族元素時(shí)，x≤0.3,0＜y≤0.3。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于開發(fā)了一種新的合成方法合成了一種新的鋰離子二次電池正極材料，采用了無水乙醇為分散劑在球磨機(jī)中濕法研磨，使前驅(qū)物均勻混合，然后采用了階段升溫，優(yōu)化了組分配比，制備的鋰離子二次電池正極材料具有比已有的鋰錳氧氟化合物更好的穩(wěn)定性，具有顯著的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述
權(quán)利要求
1．一種鋰離子二次電池正極材料，其特征在于正極材料的化學(xué)通式為Li1+xMn2O4-yXy,X為一種鹵族元素。
2．一種Li1+xMn2O4-yXy化合物的制備方法，其特征是以電解MnO2，水合LiOH和水合LiX為原料，用無水乙醇為分散劑，在球磨機(jī)中濕法研磨混合均勻后于馬弗爐中焙燒，然后降至室溫而成。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其特征在于當(dāng)X為F,x為0.01～0.3,y為0～0.05。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其特征在于當(dāng)X為Cl或Br,x為0.01～0.3,y為0～0.3。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于焙燒過程中采用階段升溫過程。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的階段升溫過程，其特征在于分為兩個(gè)階段，第一階段升溫至445℃-455℃，恒溫4-6小時(shí)，第二階段升溫至650℃-800℃，恒溫18-36小時(shí)。
7．根據(jù)權(quán)利要求2所述的降溫過程，其特征在于降至500℃以前，降溫速度為1-2℃/分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池正極材料及其制備方法。正極材料的化學(xué)通式為Li
文檔編號H01M4/40GK1324119SQ0011292
公開日2001年11月28日 申請日期2000年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月11日
發(fā)明者于作龍, 陳召勇, 瞿美臻, 劉興泉, 李慶 申請人:中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所