一種氧化錫表面改性錳酸鋰的清潔簡單制備方法及其制得的改性錳酸鋰正極材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料，特別涉及一種氧化錫表面改性錳酸鋰的清潔簡單制備方法及其制得的改性錳酸鋰正極材料。
【背景技術(shù)】
[0002]劉濤等人以金屬錫為原料采用電解法合成Sn(OCH2CH2OCH3)4前驅(qū)體，再用溶膠凝膠法制備氧化錫表面改性的錳酸鋰;Shaohua Guo等人將合成的球形碳酸鋰作為前驅(qū)體煅燒得到球形的三氧化二錳，然后與二氧化錫和碳酸鋰混合后經(jīng)煅燒得到二氧化錫表面改性的錳酸鋰。現(xiàn)有工藝復(fù)雜、能源消耗大、成本太高、難以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種氧化錫改性錳酸鋰材料的簡單制備方法，從而減少錳在電解液中的溶解，提尚猛酸鋰■材料的循環(huán)性能。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種氧化錫表面改性錳酸鋰的清潔簡單制備方法，該方法包括以下步驟:
(1)采用分散介質(zhì)使錫鹽均勻分散；
(2)采用分散介質(zhì)使錳酸鋰均勻分散；
(3)將分散后的錫鹽與錳酸鋰混合，在空氣攪拌下行反應(yīng)；
(4)對步驟(3)得到的混合物進(jìn)行分離和干燥，得到改性錳酸鋰正極材料。
[0005]該錳酸鋰正極材料是將錫源水解并在空氣中氧化產(chǎn)生的，工序簡單，成本低廉、環(huán)保無公害、易于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]該方法中，根據(jù)分散方法的不同，可以采用物理分散、化學(xué)分散中的一種或兩種組合。所述的物理分散可以是超聲波分散、機(jī)械力分散的一種或兩種組合。所述的分散可以加入到步驟(I)中錫鹽的分散，也可以單獨(dú)分散。所述的攪拌所用的儀器是磁力攪拌器或其他的可以攪拌的儀器、裝置。
[0007]作為優(yōu)選，所述的分散介質(zhì)a是去離子水、乙醇、乙酸、丙醇中的一種或幾種組合，其用量為每克錫鹽5-5000 ml。所述的分散介質(zhì)b是去離子水、乙醇、乙酸、丙醇中的一種或幾種組合，其用量為每克錳酸鋰5-5000 ml ο
[0008]作為優(yōu)選，所述的錫鹽是氯化亞錫、硝酸亞錫、醋酸錫、硫酸亞錫中的一種或幾種的組合。
[0009]作為優(yōu)選，所述的錫鹽與錳酸鋰的質(zhì)量比為0.5-10:1。
[0010]作為優(yōu)選，所述的分離是過濾、抽濾、蒸餾中的一種或幾種的組合;所述的干燥是在烘箱或者真空烤箱中完成，烘烤溫度為90?200°C，烘烤時(shí)間為I?2880分鐘。
[0011]作為優(yōu)選，所述分散介質(zhì)選自水、酒精、乙二醇、乙酸、丙醇、丁醇、乙醚中的一種或幾種的組合。
[0012]作為優(yōu)選，錳酸鋰粒徑為0.1-100微米。
[0013]一種由所述的清潔簡單制備方法制得的改性錳酸鋰正極材，該正極材料現(xiàn)有錳酸鋰的基礎(chǔ)上表面改性氧化錫顆粒。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:通過將錫鹽均勻分散與空氣反應(yīng)后與錳酸鋰復(fù)合得到氧化錫表面改性的錳酸鋰材料，它有效減少在充放電的過程中錳在電解液的溶解，提高了錳酸鋰材料的循環(huán)性能，并且其制作工藝非常簡單、使用原料少、節(jié)約能源、成本低、易于批量化生產(chǎn)。該方法在室溫下即可進(jìn)行，反應(yīng)采用的溶劑綠色且無排放，產(chǎn)品改性錳酸鋰正極材料可以通過控制錫離子濃度及反應(yīng)時(shí)間來控制反應(yīng)進(jìn)程。該方法中，錫可以100%轉(zhuǎn)化為氧化錫。通過上述參數(shù)，可以控制最終產(chǎn)品的顆粒大小和尺寸。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明錳酸鋰改性前后材料的SEM的比較圖；
圖2是本發(fā)明錳酸鋰改性前后材料的循環(huán)性能曲線的比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施并不局限于下面的實(shí)施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0017]在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設(shè)備和原料等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0018]實(shí)施例1
將0.2283g氯化亞錫溶于150mL去離子水中，超聲分散30分鐘，均勻分散后加入7.9930g粒徑5 μπι錳酸鋰，劇烈攪拌8小時(shí)，待均勻后抽濾、干燥得到表面改性的錳酸鋰材料。所述的干燥是在烘箱內(nèi)完成，烘烤溫度為100 0C，烘烤時(shí)間為360分鐘。
[0019]實(shí)施例2
將0.2283g氯化亞錫溶于150mL乙醇中，超聲分散30分鐘，均勻分散后加入7.9930g錳酸鋰，劇烈攪拌8小時(shí)，待均勻后抽濾、烘干即得到表面改性的錳酸鋰材料。所述的干燥是在烘箱內(nèi)完成，烘烤溫度為120 0C，烘烤時(shí)間為320分鐘。
[0020]實(shí)施例3
將0.2283g氯化亞錫溶于150mL乙酸中，超聲分散30分鐘，均勻分散后加入7.9930g錳酸鋰，劇烈攪拌8小時(shí)，待均勻后抽濾、烘干即得到表面改性的錳酸鋰材料。
[0021 ] 實(shí)施例4
將0.6163g硝酸亞錫溶于150mL去離子水中，超聲分散30分鐘，均勻分散后加入8.0120g錳酸鋰，劇烈攪拌8小時(shí)，待均勻后抽濾、烘干即得到表面改性的錳酸鋰材料。
[0022]實(shí)施例5
將0.6163g硝酸亞錫溶于150mL乙醇中，超聲分散30分鐘，均勻分散后加入8.0120g錳酸鋰，劇烈攪拌8小時(shí)，待均勻后抽濾、烘干即得到表面改性的錳酸鋰材料。
[0023]實(shí)施例6 將0.6163g硝酸亞錫溶于150mL乙酸中，超聲分散30分鐘，均勻分散后加入8.0120g錳酸鋰，劇烈攪拌8小時(shí)，待均勻后抽濾、烘干即得到表面改性的錳酸鋰材料。
[0024]如圖1所示SEM測試，(a)圖為改性前錳酸鋰SEM圖，(b)圖為改性后錳酸鋰SEM圖；測試結(jié)果得出改性后的錳酸鋰表面存在SnO2。
[0025]如圖2所示改性前后錳酸鋰的循環(huán)性能比較圖；測試結(jié)果表明改性后的錳酸鋰的循環(huán)穩(wěn)定性明顯優(yōu)于改性前的錳酸鋰。循環(huán)100圈后，改性后的錳酸鋰較改性前的克容量提尚了近12%。
[0026]綜上，本發(fā)明通過將錫鹽均勻分散與空氣反應(yīng)后與錳酸鋰復(fù)合得到氧化錫表面改性的錳酸鋰材料，它有效減少在充放電的過程中錳在電解液的溶解，提高了錳酸鋰材料的循環(huán)性能，并且其制作工藝非常簡單、使用原料少、節(jié)約能源、成本低、易于批量化生產(chǎn)。該方法在室溫下即可進(jìn)行，反應(yīng)采用的溶劑綠色且無排放，產(chǎn)品改性錳酸鋰正極材料可以通過控制錫離子濃度及反應(yīng)時(shí)間來控制反應(yīng)進(jìn)程。
[0027]該方法中，錫可以100%轉(zhuǎn)化為氧化錫。
[0028]以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氧化錫表面改性錳酸鋰的清潔簡單制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)采用分散介質(zhì)a使錫鹽均勻分散； (2)采用分散介質(zhì)b使錳酸鋰均勻分散； (3)將分散后的錫鹽與錳酸鋰混合，在空氣中攪拌下進(jìn)行反應(yīng)； (4)對步驟(3)得到的混合物進(jìn)行分離和干燥，得到改性錳酸鋰正極材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔簡單制備方法，其特征在于:所述的分散介質(zhì)a是去離子水、乙醇、乙酸、丙醇中的一種或幾種組合，其用量為每克錫鹽5-5000 ml。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔簡單制備方法，其特征在于:所述的錫鹽是氯化亞錫、硝酸亞錫、醋酸錫、硫酸亞錫中的一種或幾種的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔簡單制備方法，其特征在于:所述的分散介質(zhì)b是去離子水、乙醇、乙酸、丙醇中的一種或幾種組合，其用量為每克錳酸鋰5-5000 ml。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔簡單制備方法，其特征在于:所述的錫鹽與錳酸鋰的質(zhì)量比為0.5-10:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔簡單制備方法，其特征在于:所述的分離是過濾、抽濾、蒸餾中的一種或幾種的組合;所述的干燥是在烘箱或者真空烤箱中完成，烘烤溫度為90?200°C，烘烤時(shí)間為I?2880分鐘。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔簡單制備方法，其特征在于:所述分散介質(zhì)選自水、酒精、乙二醇、乙酸、丙醇、丁醇、乙醚中的一種或幾種的組合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔簡單制備方法，其特征在于:錳酸鋰粒徑為0.1-100微米。9.一種由權(quán)利要求1所述的清潔簡單制備方法制得的改性錳酸鋰正極材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料，特別涉及一種氧化錫表面改性錳酸鋰的清潔簡單制備方法及其制得的改性錳酸鋰正極材料。一種氧化錫表面改性錳酸鋰的清潔簡單制備方法，該方法包括以下步驟：(1)采用分散介質(zhì)使錫鹽均勻分散；(2)采用分散介質(zhì)使錳酸鋰均勻分散；(3)將分散后的錫鹽與錳酸鋰混合，在空氣攪拌下行反應(yīng)；(4)對步驟(3)得到的混合物進(jìn)行分離和干燥，得到改性錳酸鋰正極材料。該錳酸鋰正極材料是將錫源水解并在空氣中氧化產(chǎn)生的，工序簡單，成本低廉、環(huán)保無公害、易于大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】H01M4/36, H01M10/0525, H01M4/525, H01M4/48
【公開號】CN105576201
【申請?zhí)枴緾N201510944033
【發(fā)明人】柯克, 吳小敏, 李少剛, 趙峰, 劉志彬
【申請人】超威電源有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月16日