2O4，無其他雜質(zhì)存在。
[0031]用實施例1所得的三維多孔錳酸鋰薄膜電極按下述方法制成鋰離子電池。
[0032]以三維多孔錳酸鋰薄膜電極為正極，金屬鋰片為負極，電解液為lmol/L LiPF6/EC-DMC (體積比為1:1)，聚丙烯微孔薄膜為隔膜(Celgard 2300)，組裝成模擬電池。圖2為相應(yīng)電池在0.5C電流密度下3.0-4.5V電壓范圍內(nèi)的循環(huán)曲線，可以發(fā)現(xiàn)該薄膜電極材料具有優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性，50次循環(huán)后比容量仍高于10mAh g'
[0033]實施例2
[0034]I)本發(fā)明實施例中高分子聚合物多孔膜的預(yù)處理采用如下步驟:以去離子水為溶劑配制500mL強氧化性酸溶液，將鹽酸和硫酸的摩爾比為1:1混合，然后添加去離子水至500mL，得到500mL強氧化性酸溶液，其中鹽酸和硫酸的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%。將高分子聚合物多孔膜(聚乙烯多孔質(zhì)薄膜，日東SUNMAP)浸泡在該強氧化性酸液中，在60°C下親水化處理6小時。采用去離子水將高分子聚合物多孔膜洗滌至中性，獲得表面親水的高分子聚合物多孔膜。
[0035]2)將1.58g高錳酸鉀和1.42g硫酸鈉均勻分散于50mL去離子水中，獲得化學(xué)浴沉積反應(yīng)液(即化學(xué)鍍液)。再將表面親水的高分子聚合物多孔膜浸漬到上述化學(xué)浴沉積反應(yīng)液中，化學(xué)浴沉積時間為I小時。然后將高分子聚合物多孔膜與溶液分離，用去離子水反復(fù)洗滌數(shù)次，置于溫度為80°C的烘箱中將其烘干，得到含錳前驅(qū)體薄膜。
[0036]3)取0.1g干燥后的含錳前驅(qū)體薄膜置于坩禍中，加入5mL含0.01g/mL氫氧化鋰水溶液，然后把坩禍置于溫度為400°C的反應(yīng)爐中，通入流量為200sccm的氮氣作為保護氣體，反應(yīng)2小時。最后在空氣氣氛下于600°C煅燒8小時后得到最終產(chǎn)物，即為三維多孔錳酸鋰薄膜電極。
[0037]實施例2先采用400°C反應(yīng)，再在600°C煅燒，其他條件同實施例1。用所制得的三維多孔錳酸鋰薄膜電極按實施例1的方法組裝模擬電池，進行測試?？梢园l(fā)現(xiàn)該薄膜電極材料具有優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性，50次循環(huán)后比容量為90mAh g'
[0038]實施例3
[0039]I)本發(fā)明實施例中高分子聚合物多孔膜的預(yù)處理采用如下步驟:以去離子水為溶劑配制500mL強氧化性酸溶液，將鹽酸和硝酸的摩爾比為1:1混合，然后添加去離子水至500mL，得到500mL強氧化性酸溶液，其中鹽酸和硝酸的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%。將高分子聚合物多孔膜(聚乙烯多孔質(zhì)薄膜，日東SUNMAP)浸泡在該強氧化性酸液中，在60°C下親水化處理6小時。采用去離子水將高分子聚合物多孔膜洗滌至中性，獲得表面親水的高分子聚合物多孔膜。
[0040]2)將7.9g高錳酸鉀和7.1g硫酸鈉均勻分散于60mL去離子水中，獲得化學(xué)浴沉積反應(yīng)液。再將表面親水的高分子聚合物多孔膜浸漬到上述化學(xué)浴沉積反應(yīng)液中，化學(xué)浴沉積時間為0.5小時。然后將高分子聚合物多孔膜與溶液分離，用去離子水反復(fù)洗滌數(shù)次，置于溫度為60°C的烘箱中將其烘干，得到含錳前驅(qū)體薄膜。
[0041]3)取Ig干燥后的含錳前驅(qū)體薄膜置于坩禍中，加入1mL含0.05g/mL氯化鋰水溶液，然后把坩禍置于溫度為400°C的反應(yīng)爐中，通入流量為400sccm的氮氣作為保護氣體，反應(yīng)4小時。最后在空氣氣氛下于850°C煅燒6小時后得到最終產(chǎn)物，即為三維多孔錳酸鋰薄膜電極。該產(chǎn)物的XRD圖譜類似圖1。
[0042]用所制得的三維多孔錳酸鋰薄膜電極按實施例1的方法組裝模擬電池，在IC電流密度下，其可逆容量達105mAh g'
[0043]實施例4
[0044]I)本發(fā)明實施例中高分子聚合物多孔膜的預(yù)處理采用如下步驟:以去離子水為溶劑配制500mL強氧化性酸溶液，將鹽酸和硫酸的摩爾比為1:1混合，然后添加去離子水至500mL，得到500mL強氧化性酸溶液，其中鹽酸和硫酸的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%。將高分子聚合物多孔膜(聚乙烯多孔質(zhì)薄膜，日東SUNMAP)浸泡在該強氧化性酸液中，在60°C下親水化處理6小時。采用去離子水將高分子聚合物多孔膜洗滌至中性，獲得表面親水的高分子聚合物多孔膜。
[0045]2)將3.2g高錳酸鉀和2.9g硫酸鈉均勻分散于SOmL去離子水中，獲得化學(xué)浴沉積反應(yīng)液。再將表面親水的高分子聚合物多孔膜浸漬到上述化學(xué)浴沉積反應(yīng)液中，化學(xué)浴沉積時間為45分鐘。然后將高分子聚合物多孔膜與溶液分離，用去離子水反復(fù)洗滌數(shù)次，置于溫度為55°C的烘箱中將其烘干，得到含錳前驅(qū)體薄膜。
[0046]3)取0.5g干燥后的含猛前驅(qū)體薄膜置于i甘禍中，加入5mL含0.lg/mL碳酸鋰乙醇溶液，然后把坩禍置于溫度為400°C的反應(yīng)爐中，通入流量為200sccm的氬氣作為保護氣體，反應(yīng)I小時。最后在空氣氣氛下于750°C煅燒10小時后得到最終產(chǎn)物，即為三維多孔錳酸鋰薄膜電極。該產(chǎn)物的XRD圖譜類似圖1。
[0047]用所制得的三維多孔錳酸鋰薄膜電極按實施例1的方法組裝模擬電池，在0.5C電流密度下，其可逆容量達124mAh g—1。
【主權(quán)項】
1.一種三維多孔錳酸鋰薄膜電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將高分子聚合物多孔膜浸泡在強氧化性酸液中，在40-80°C條件下親水化處理0.5-24小時，洗滌至中性，獲得表面親水的高分子聚合物多孔膜； 2)配制由高錳酸鉀、硫酸鈉和水組成的混合溶液作為化學(xué)鍍液，采用化學(xué)浴沉積法，將氧化錳沉積在表面親水的高分子聚合物多孔膜表面，得到含錳前驅(qū)體薄膜； 3)將含錳前驅(qū)體薄膜浸漬到含鋰溶液中，在保護氣氛下于250-400°C反應(yīng)0.5-8小時，再在空氣氣氛下于500-900°C反應(yīng)1-10小時，最后獲得三維多孔錳酸鋰薄膜電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維多孔錳酸鋰薄膜電極的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述的高分子聚合物多孔膜為聚丙烯膜、聚乙烯膜或聚丙烯/聚乙烯復(fù)合材質(zhì)膜，膜厚小于50 μ m0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維多孔錳酸鋰薄膜電極的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述的強氧化性酸液為鹽酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維多孔錳酸鋰薄膜電極的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述的化學(xué)鍍液中高錳酸鉀和硫酸鈉的摩爾比為1:0.8?1.2，所述的化學(xué)鍍液中高錳酸鉀和硫酸鈉的總濃度為0.01-lmol/Lo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維多孔錳酸鋰薄膜電極的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述的化學(xué)浴沉積法具體如下:將表面親水的高分子聚合物多孔膜浸入化學(xué)鍍液，浸泡0.5-1小時后，將高分子聚合物多孔膜與溶液分離，洗滌、干燥后即得到含錳前驅(qū)體薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維多孔錳酸鋰薄膜電極的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述的含鋰溶液為氫氧化鋰水溶液、氯化鋰水溶液、醋酸鋰水溶液、硝酸鋰水溶液、硫酸鋰水溶液、碳酸鋰乙醇溶液中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維多孔錳酸鋰薄膜電極的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述的含鋰溶液的濃度不大于0.lg/mL。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維多孔錳酸鋰薄膜電極的制備方法，其特征在于，步驟3)中，將含錳前驅(qū)體薄膜浸漬到含鋰溶液中，在保護氣氛下于300°C反應(yīng)2小時，再在空氣氣氛下于800°C反應(yīng)8小時，最后獲得三維多孔錳酸鋰薄膜電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8任一項所述的制備方法制備的三維多孔錳酸鋰薄膜電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維多孔錳酸鋰薄膜電極在作為鋰離子電池正極的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維多孔錳酸鋰薄膜電極及其制備方法和作為鋰離子電池正極的應(yīng)用，該方法包括：預(yù)處理獲得表面親水的高分子聚合物多孔膜；采用化學(xué)浴沉積法，將氧化錳沉積在表面親水的高分子聚合物多孔膜表面，得到含錳前驅(qū)體薄膜；將含錳前驅(qū)體薄膜浸漬到含鋰溶液中，在保護氣氛下于250-400℃反應(yīng)0.5-8小時，再在空氣氣氛下于500-900℃反應(yīng)1-10小時，最后獲得三維多孔錳酸鋰薄膜電極。本發(fā)明所制備的三維多孔錳酸鋰薄膜電極是一種整體電極，其無需添加粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑，具有優(yōu)良的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，可作為鋰離子電池正極廣泛應(yīng)用于高性能鋰離子電池等領(lǐng)域。
【IPC分類】H01M4-131, H01M4-1391
【公開號】CN104538581
【申請?zhí)枴緾N201410854978
【發(fā)明人】史雪鋒, 陳鵬
【申請人】江蘇鋒馳綠色電源有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月31日