專利名稱：一種鋰離子正極材料納米尖晶石錳酸鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料，具體涉及一種具有納米尖晶石結(jié)構(gòu)錳酸鋰的制造方法。
背景技術(shù)：
具有尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰(LiMn2O4)由于具有電壓高、循環(huán)壽命長、成本低、資源豐富以及無毒性，因而成為新一代鋰離子電池最有前途的正極材料之一，而粒徑在納米范圍的LiMn2O4因材料粒徑小，鋰離子在顆粒內(nèi)部嵌入/脫嵌時遷移路徑短，對提高LiMn2O4的大倍率充放電性能、利用率(比容量)方面有著明顯效果。尖晶石型LiMn2O4目前采用的合成方法主要有固相法、液相法、氣相法三種。固相合成法采用粉末固體為合成原料，由于固相擴(kuò)散速度與物質(zhì)混合的不均勻性，一般要求較高反應(yīng)溫度與較長的反應(yīng)時間，容易產(chǎn)生其它組分的Li-Mn-O副產(chǎn)物，制備產(chǎn)物在組成、結(jié)構(gòu)、粒度分布上也存在較大差別，導(dǎo)致材料的電化學(xué)性能不易控制。氣相法也因為存在步驟復(fù)雜、條件苛刻的問題，難于實現(xiàn)工業(yè)化控制，目前僅停留在實驗室研究階段。目前液相法中最有代表性的低溫化學(xué)合成法是溶膠_凝膠法。溶膠_凝膠法具有降低合成溫度、縮短反應(yīng)時間、粒徑分布窄等優(yōu)點，但也存在合成步驟多、工藝復(fù)雜的缺點， 難于在LiMn2O4的規(guī)?；a(chǎn)中獲得應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池納米尖晶石錳酸鋰的制造方法，該方法綜合了液相法與固相法的優(yōu)點，工藝簡單、方便、易于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，而且能保證所具電化學(xué)性能穩(wěn)定、比容量高、成本低、安全性好的正極材料。本發(fā)明制備鋰離子電池納米尖晶石錳酸鋰的方法如下(1)以氫氧化鋰為鋰源，溶解后，與作為錳源材料的高純度電解二氧化錳為錳源材料混合，于50-100°C溫度下攪拌0. 5-2小時，此步驟或采用超聲波技術(shù)處理，備用；(2)將醇或葡萄糖等弱還原劑的水溶液，緩慢滴加到氫氧化鋰與電解二氧化錳的混合液中，于50-100°C溫度攪拌處理6-20h，充分混合、反應(yīng)，冷卻、陳化數(shù)小時，過濾、干燥后得到前驅(qū)體混合物，在此步驟或?qū)⑶膀?qū)體進(jìn)行球磨處理，備用；(3)將前驅(qū)體混合物置于650_950°C的高溫下，于空氣氣氛中保溫合成8_36小時， 冷卻后即得產(chǎn)品。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例1:將75. 4gLiOH溶解在IOL水中，然后加入156. 6g電解二氧化錳(EMD)，將得到的漿料在50-100°C溫度下攪拌0. 5小時，然后將7. 5g葡萄糖溶解在500mL水中，邊攪拌邊加入到上述漿中，然后加入4L水，反應(yīng)繼續(xù)在100°C溫度攪拌處理6h，最后將得到的漿料冷卻、陳化數(shù)小時。于750°C的高溫下，于空氣氣氛中保溫合成36小時，冷卻后即得產(chǎn)品。本發(fā)明的實施例2:將75. 4gLiOH溶解在IOL水中，然后加入156. 6g電解二氧化錳(EMD)，將得到的漿料在50-100°C溫度下攪拌0. 5小時，然后將7. 5g葡萄糖溶解在500mL水中，邊攪拌邊加入到上述漿中，然后加入4L水，反應(yīng)繼續(xù)在100°C攪拌處理6h，并采用超聲波處理10-20min， 最后將得到的漿料冷卻、陳化數(shù)小時。于750°C的高溫下，于空氣氣氛中保溫合成36小時， 冷卻后即得產(chǎn)品。本發(fā)明的實施例3:將75. 4gLiOH溶解在IOL水中，然后加入156. 6g電解二氧化錳(EMD)，將得到的漿料在50-100°C攪拌0. 5小時，然后將7. 5g葡萄糖溶解在500mL水中，邊攪拌邊加入到上述漿中，然后加入4L水，反應(yīng)繼續(xù)在100°C攪拌處理他，并采用超聲波處理10-20min，最后將得到的漿料冷卻、陳化數(shù)小時。干燥后采用高能球磨機(jī)處理10-30min后于750°C的高溫下，于空氣氣氛中保溫合成36小時，冷卻后即得產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子正極材料納米尖晶石錳酸鋰的制備方法，其特征在于(1)以氫氧化鋰為鋰源，溶解后，與高純度電解二氧化錳為錳源材料混合，于50-100°C 溫度下攪拌0. 5-2小時，或采用超聲波技術(shù)處理，備用；(2)將醇或葡萄糖弱還原劑的水溶液，緩慢滴加到氫氧化鋰與電解二氧化錳的混合液中，保持50-100°C溫度攪拌處理6-20h，充分混合、反應(yīng)，冷卻、陳化數(shù)小時，過濾、干燥后得到前驅(qū)體混合物，將前驅(qū)體進(jìn)行球磨處理，備用；(3)將前驅(qū)體混合物置于650-950°C的高溫下，于空氣氣氛中保溫合成8-36小時，冷卻后艮口得廣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尖晶石結(jié)構(gòu)錳酸鋰的制造方法，其特征在于 制造方法步驟(1)中所述的氫氧化鋰與二氧化錳首先在液相環(huán)境中充分?jǐn)嚢琛?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尖晶石結(jié)構(gòu)錳酸鋰的制造方法，其特征在于 制造方法步驟(1)中所述的氫氧化鋰與二氧化錳混合液采用超聲波進(jìn)行處理10-20min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尖晶石結(jié)構(gòu)錳酸鋰的制造方法，其特征在于 制造方法步驟O)中所述的弱還原劑為醇類中的乙醇或甲醇或葡萄糖有機(jī)弱還原劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尖晶石結(jié)構(gòu)錳酸鋰的制造方法，其特征在于制造方法步驟O)中所述的前驅(qū)體混合物采用球磨處理20-30min。
全文摘要
一種鋰離子正極材料納米尖晶石錳酸鋰的制備方法，以氫氧化鋰為鋰源，溶解后，與高純度電解二氧化錳為錳源材料混合，于50-100℃溫度下攪拌0.5-2小時，或采用超聲波技術(shù)處理，備用；將醇或葡萄糖弱還原劑的水溶液，緩慢滴加到氫氧化鋰與電解二氧化錳的混合液中，保持50-100℃溫度攪拌處理6-20h，充分混合、反應(yīng)，冷卻、陳化數(shù)小時，過濾、干燥后得到前驅(qū)體混合物，將前驅(qū)體進(jìn)行球磨處理，備用；將前驅(qū)體混合物置于650-950℃的高溫下，于空氣氣氛中保溫合成8-36小時，冷卻后即得產(chǎn)品。該方法綜合了液相法與固相法的優(yōu)點，工藝簡單、方便、生產(chǎn)成本低、化學(xué)性能穩(wěn)定、比容量高、成本低、安全性好的正極材料。
文檔編號H01M4/1391GK102275996SQ20101019989
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者劉焱, 勾華, 林永, 王曼麗, 趙錕 申請人:遵義師范學(xué)院