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一种改性锰酸锂正极材料及制备方法
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TM242
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该发明涉及一种锂离子电池用改性锰酸锂正极材料及制备方法,尤其涉及一种锂离子电池用钛掺杂改性锰酸锂粉体材料及其制备方法。尖晶石结构的锰酸锂被认为是锂离子电池最有前途的正极材料之一,相比钴酸锂等传统正极材料,锰酸锂具有价格低廉、资源丰富、安全性能高及对环境友好等优点,特别是随着动力电池的发展,安全、廉价的锰酸锂具有非常明显的竞争优势。但是在充放电过程中,其尖晶石结构易发生Jahn-Teller效应,晶型由原来稳定性较好的立方晶系LiMn<,2>O<,4>向稳定性较差的四方晶系LiMn<,2>O<,4>转变,此时,锰酸锂晶胞中X轴和Y轴收缩,而Z轴伸长,晶型的扭曲造成晶体结构坍塌,阻碍了锂离子进出的通道,导致在循环过程中发生容量的衰减,从而大大限制了其商品化。发明一种既能够改善锰酸锂的循环功能,又能够保持或提高原有放电容量,是从事锂离子电池研究的技术人员需要做的工作。该发明的目的是提供一种既能够改善锰酸锂正极材料的循环功能,又能够保持或提高原有放电容量的掺杂改性锰酸锂粉体材料及提供一种掺杂改性锰酸锂粉体材料的制备方法。为了实现上述目的,该发明还提供了一种锂离子电池用改性锰酸锂正极材料及其制备方法。有益效果:该发明钛掺杂锰酸锂粉体材料的制备方法,采用了先合成Ti-Mn-O复合氧化物的方式,使得掺杂元素能完全和原料混合均匀,紧密结合,烧制后的产物在组成、结构、粒度分布等方面都优于常规掺杂方式;烧制过程中,掺杂元素也能完全嵌入晶体结构中;而钛元素的掺杂提高了锰离子的平均氧化态,能够有效地稳定尖晶石结构,抑制Jahn-Teller效应,降低容量的衰减,从而改善循环性能。但相比其它阳离子(如Al、Ni、Co、Mg)掺杂改性,钛掺杂改性锰酸锂的容量不仅没有下降,反而有所提高。并且能大幅度地提高产品的一致性和稳定性,为合成具有优异电化学性能的锰酸锂提供重要保障。普遍采用的干法制备掺杂锰酸锂的方法,获得的材料晶粒无规则形状、物相均匀性较差;该发明技术方案相比于普遍采用的干法制备掺杂锰酸锂的方法,有了质的飞跃。
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