摘 要

本发明长循环高压实锰酸锂正极材料研发及产业化，公开了一种锂离子动力电池正极材料锰酸锂，分子式为Li1+xMn2-yTayO4/zAl2O3，其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.2，0＜z≤1.0。本发明同时公开了其制备方法，步骤如下：将锂源化合物、锰源化合物和钽元素添加剂按比例混合球磨后，高温焙烧制得锰酸锂；再将锰酸锂分散在分散剂中，并加入铝盐反应，得到沉淀，最后将沉淀进行两段焙烧二次退火，降温过筛即得。本发明采用复合金属双掺杂机理，对锰酸锂进行钽、锂两元素的掺杂改性，抑制John-Teller效应，大大提高了锰酸锂材料的常温及高温循环性能。最后采用分段焙烧及多次退火工艺，达到颗粒粒径和比表面积的可控性，提高材料的振实密度及加工性能，同时有效的降低材料烧结中的氧缺陷程度。

背景技术

[0002] 随着锂电池应用领域的不断扩大以及新工艺的不断开发，世界锂电池的需求量也 将随之增大。由于特别是动力锂电池的发展日益受到重视，其中尤以电动车应用为代表的 动力电源领域发展最为迅速。而大功率锂离子动力电池的正极材料的选择条件苛刻，传统 的小型锂离子电池的正极材料不能够满足动力电池的需求。目前商品化锂离子电池中钴酸 锂还是占据着较大的份额，尤其是在手机电脑等通讯设备中所占比例较大，但由于其本身 固有的性质所限，对于大电流充放要求的限制，也就决定了钴酸锂对于在动力电池中的比 重势必会减小甚至被取代。而三元材料和磷酸铁锂正极材料也由于自身安全性能和能量密 度问题在应用到锂离子动力电池领域受到阻碍。

[0003] 尖晶石型的锰酸锂LiMn204具有稳定的三维锂离子通道结构，在充放电过程中安 全隐患较低，而且充放电压高，能量密度大，适宜于高倍率放电。而且近年随着材料和电池 生产工艺的不断改进，锰酸锂的循环性能具有很大的改进，常温可达到1000次以上充放循 环，电池的过充过放等安全性能优异。综合角度考虑，LiMn 204是高性能动力电池的最佳新 型正极材料，也是作为最有希望在大功率动力电池上应用的锂电池正极材料。但是锰酸锂 自身的锰溶解、John-Teller效应等缺陷及材料加工过程造成材料振实密度较小、氧缺陷程 度较高等问题造成材料电学性能降低，严重制约了 LiMn204作为正极材料的应用。