专利名称：超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种改性锰酸锂正极材料的制备方法。
背景技术：
锂离子电池是20世纪90年代发展起来的新型二次电池。锰酸锂因其嵌锂电位高、容量大、锰资源丰富、对环境无污染等优点被认为是最有希望的锂电正极材料。然而，由于锰的溶解及其造成的材料结构变化，加上在充放电过程中出现Jahn-Teller效应等原因导致该材料存在严重的容量衰减问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种循环性能及倍率性能好、有效降低反应温度、缩短反应时间且大大减少能源的消耗，起到分散的效果液相混料使混合更加均匀的超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法，包括以下步骤(I)、将按比例称取的锰源、锂源及掺杂化合物用水进行液相混合并搅拌，搅拌速度先控制在300r/min，逐滴滴加碳酸铵并开始进行超声活化，待其充分润湿后转速调至1000r/min 1200r/min ；(2)、待上述混合物的pH在9 10时，继续搅拌1. 5h得到凝胶状混合物；(3)、将步骤(2)中得到的凝胶状混合物在110°C下干燥后、碎粉、过筛；(4)、将过筛后的混合物放入气氛炉中进行一次烧结，一次烧结温度设定为800°C 850°C，保温 Ih 4h ;(5)、将步骤(3)中经一次烧结后的混合物进行二次烧结，二次烧结温度设定为650°C，保温 IOh ；(6)、将步骤(4)中二次烧结后的混合物进行冷却，之后进行粉碎分级处理后即得
女口
广叩ο上述的超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法，所述液相混料时超声波频率为100 120KHZ，超声波活化时间为O. 5 4h。上述的超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法，所用的锰源是Mn(N03)2、MnSO4中的一种或几种，锂源是Li2S04、LiCl中的一种或几种。上述的超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法，所述掺杂化合物是Al、Mg、Co、Zr、Cr的可溶性盐溶液。本发明超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法的优点是经过100 120KHZ，活化时间为O. 5 4h的超声波活化处理后，前躯体表面活化能变大，有利于反应的进行，降低了反应温度，缩短了反应时间，大大减少了能源的消耗，超声波除活化作用外还起到分散的效果液相混料使混合更加均匀，无论是一次颗粒还是二次颗粒的一致性都很高，制得产物的形貌是多面体，材料的电化学性能得到提高，且选择一次低温，二次高温的烧结程序，大大减少能源的消耗，有效降低了衰减速度，提高了材料的电学性能，。
图1为超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法的SEM图。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；实施例1 :按配比称取Mn (NO3) 2放入烧杯中再称取AlCl3及LiCl用水进行液相混合，搅拌速度先控制在300r/min，逐滴滴加碳酸铵并开始进行超声活化超声频率为ΙΟΟΚΗζ，转速调至1000r/min，待pH在10左右后继续搅拌1. 5h得到凝胶状混合物。将混合物在110°C下干燥后、碎粉、过筛、放入气氛炉烧结，一次烧结程序设定为850°C保温lh，二次烧结为650°C保温10h。冷却后进行粉碎分级处理得改性的多面体锰酸锂。实施例2:按配比称取Mn(NO3)2放入烧杯中，再称取AlCl3及LiCl用水进行液相混合，搅拌速度先控制在300r/min，逐滴滴加碳酸铵并开始进行超声活化超声频率为IlOKHz充分润湿后速度调至llOOr/min，待pH在10左右后继续搅拌1. 5h得到凝胶状混合物。将混合物在110°C下干燥后、碎粉、过筛、放入气氛炉烧结，一次烧结程序设定为800°C保温2h，二次烧结为650°C保温10h。冷却后进行粉碎分级处理得改性的多面体锰酸锂。实施例3:按配比称取Mn(NO3)2放入烧杯中，再称取AlCl3及LiCl用水进行液相混合，搅拌速度先控制在300r/min，逐滴滴加碳酸铵并开始进行超声活化超声频率为120KHz充分润湿后速度调至1200r/min，待pH在10左右后继续搅拌1. 5h得到凝胶状混合物。将混合物在110°C下干燥后、碎粉、过筛、放入气氛炉烧结，一次烧结程序设定为830°C保温4h，二次烧结为650°C保温10h。冷却后进行粉碎分级处理得改性的多面体锰酸锂。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、将按比例称取的锰源、锂源及掺杂化合物用水进行液相混合并搅拌，搅拌速度先控制在300r/min，逐滴滴加碳酸铵并开始进行超声活化，待其充分润湿后转速调至IOOOr/min 1200r/min ；(2)、待上述混合物的pH在9 10时，继续搅拌1.5h得到凝胶状混合物；(3)、将步骤(2)中得到的凝胶状混合物在110°C下干燥后、碎粉、过筛；(4)、将过筛后的混合物放入气氛炉中进行一次烧结，一次烧结温度设定为800°C 850°C，保温 Ih 4h ;(5)、将步骤(3)中经一次烧结后的混合物进行二次烧结，二次烧结温度设定为650°C，保温IOh ；(6)、将步骤(4)中二次烧结后的混合物进行冷却，之后进行粉碎分级处理后即得产品O
2.根据权利要求1所述的超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法，其特征是所述液相混料时超声波频率为100 120KHz，超声波活化时间为O. 5 4h。
3.根据权利要求2所述的超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法，其特征是所用的锰源是Mn(NO3)2、MnSO4中的一种或几种，锂源是Li2S04、LiCl中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法，其特征是所述掺杂化合物是Al、Mg、Co、Zr、Cr的可溶性盐溶液。
全文摘要
本发明公开了一种超声波活化技术制备锰酸锂正极材料的方法将超声波活化处理的锰源、锂源及一定比例的掺杂化合物用水进行液相混合，搅拌速度在300～1200r/min，得到凝胶状混合物；(2)将步骤(1)中得到的凝胶状混合物干燥、碎粉、过筛；(3)装入料钵放进气氛炉在600-800℃进行烧结；(4)冷却后进行粉碎分级处理得改性的多面体锰酸锂。经过100～120KHz，活化时间为0.5～4h的超声波活化处理后，前躯体表面活化能变大，有利于反应的进行，降低了反应温度，缩短了反应时间，大大减少了能源的消耗。
文档编号H01M4/505GK103022469SQ201210536250
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者孙琦, 张连君, 孙慧英 申请人:青岛乾运高科新材料股份有限公司