一種層狀錳酸鋰材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是層狀LiMnOd^制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池正極材料鋰錳氧化物具有原料成本低、無污染、高電壓、高能量密度等優(yōu)點(diǎn)，是被人們視為最有發(fā)展前途的正極材料之一，尤其對于動力電池，錳酸鋰具有誘人的前景，是鋰離子電池的研宄熱點(diǎn)。錳酸鋰主要包括尖晶石型LiMn2O4和層狀結(jié)構(gòu)LiMnO2,其中尖晶石型錳酸鋰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。尖晶石型LiMn2O4理論比容量為148mAh/g，實際比容量為120mAh/g左右，電壓平臺為3.9V。層狀1^1^02理論容量285mAh/g，差不多是尖晶石型LiMn2O4的2倍，但其合成相對較困難，且不穩(wěn)定。
[0003]目前制備層狀LiMnO2的主要方法有離子交換方法(Li+與NaMnO 2中Na +交換而形成LiMn02)、水熱合成法、高溫固相法和溶膠-凝膠法等，但層狀LiMnO2須在氬氣氣氛中制備。
[0004]本發(fā)明所提出的層狀LiMnO2M料的制備方法，不需保護(hù)氣氛，在開放空氣氣氛中即可制備，具有操作簡單、合成速度快的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種在空氣氣氛中制備層狀LiMn02.離子電池正極材料的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明采用碳酸鋰和碳酸錳為原料，先將碳酸鋰和碳酸錳混合均勻，然后加入丙三醇水溶液混合調(diào)成漿糊狀，預(yù)先把馬弗爐加熱到設(shè)置的溫度，再把裝有調(diào)成漿糊狀反應(yīng)物原料的坩禍放入馬弗爐中，燃燒反應(yīng)保溫lh，最后取出裝有產(chǎn)物的坩禍在空氣中冷卻到室溫，即得到層狀LiMnO2材料。具體合成步驟如下:
(1)按比例稱取碳酸鋰和碳酸錳反應(yīng)物，添加適量無水酒精將鋰錳碳酸鹽球磨混合均勻，在60 °C烘干得反應(yīng)混合物原料；
(2)加入適量的丙三醇水溶液與所述反應(yīng)混合物原料混合均勻，然后放入預(yù)熱恒溫的馬弗爐中加熱燃燒反應(yīng)并保溫，冷卻得到層狀LiMnO2材料。
[0007]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反應(yīng)物混合料中鋰與錳的物質(zhì)的量比列為L1: Mn = 1-1.30: 1.00，所述鋰與錳的物質(zhì)的量比例優(yōu)選為1.10: 1.00。
[0008]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，丙三醇的加入質(zhì)量為反應(yīng)混合物原料總質(zhì)量的5~30 %，所述丙三醇的加入質(zhì)量優(yōu)選為10 %。
[0009]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，先把馬弗爐預(yù)熱到500~800 V，所述預(yù)熱恒溫的溫度優(yōu)選為700 °C。
[0010]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在關(guān)閉馬弗爐的條件下進(jìn)行所述加熱燃燒反應(yīng)。
[0011]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱燃燒反應(yīng)并保溫0.5-3 h，所述時間優(yōu)選為1~2 h?
[0012]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻為隨爐冷或空冷后即得到層狀的1^1102材料，所述冷卻優(yōu)選為空冷方式。
[0013]【附圖說明】:
圖1是L1: Mn為1.10: 1.00在700°C燃燒反應(yīng)保溫Ih空冷條件下合成產(chǎn)物的XRD圖。a.5%丙三醇，b.10%丙三醇，c.20%丙三醇，d.30%丙三醇，e.40%丙三醇；
圖2是L1: Mn為1.05: 1.00在700°C燃燒反應(yīng)保溫Ih空冷條件下合成產(chǎn)物的XRD圖。a.5%丙三醇，b.10%丙三醇，c.20%丙三醇，d.30%丙三醇，e 40%丙三醇。
[0014]具體實施方案:
以下結(jié)合實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]實施實例1:
稱取各10.0g已按L1: Mn=L 10: 2.00摩爾比配制混合均勻的鋰錳碳酸鹽混合物5份，置于坩鍋中，加入含甘油0.5、1.0,2.0、3.0和4.0g的水溶液，將鋰錳碳酸鹽混合物攪拌成漿料狀，然后放入恒溫為700°C的馬弗爐中加熱燃燒保溫lh，取出放置于空氣中冷卻至室溫，得最終產(chǎn)物。其產(chǎn)物的XRD圖譜如圖1。
[0016]實施實例2:
稱取各10.0g已按L1: Mn=L 05: 2.00摩爾比配制混合均勻的鋰錳碳酸鹽混合物5份，置于坩鍋中，加入含甘油0.5、1.0,2.0、3.0和4.0g的水溶液，將鋰錳碳酸鹽混合物攪拌成漿料狀，然后放入恒溫為700°C的馬弗爐中加熱燃燒保溫lh，取出放置于空氣中冷卻至室溫，得最終產(chǎn)物。其產(chǎn)物的XRD圖譜如圖1。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰的制備方法，其特征在于: (1)按比例稱取碳酸鋰和碳酸錳反應(yīng)物，添加適量無水酒精將鋰錳碳酸鹽球磨混合均勻，在60 °C烘干得反應(yīng)混合物原料； (2)加入適量的水溶性有機(jī)物與所述反應(yīng)混合物原料混合均勻，然后放入預(yù)熱恒溫的馬弗爐中加熱燃燒反應(yīng)并保溫，冷卻得到層狀LiMnO2材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反應(yīng)物混合料中鋰與錳的物質(zhì)的量比列為L1: Mn = 1-1.30: 1.00，所述鋰與錳的物質(zhì)的量比例優(yōu)選為1.10: 1.00。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，水溶性有機(jī)物為丙三醇，丙三醇的加入質(zhì)量為反應(yīng)混合物原料總質(zhì)量的5~30 %，優(yōu)選為10 %。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，先把馬弗爐預(yù)熱到500~800V，所述預(yù)熱恒溫的溫度優(yōu)選為700 °C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在關(guān)閉馬弗爐的條件下進(jìn)行所述加熱燃燒反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱燃燒反應(yīng)并保溫0.5-3 h，所述時間優(yōu)選為1~2 ho
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻為隨爐冷或空冷后即得到層狀的LiMnO2材料，所述冷卻優(yōu)選為空冷方式。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料層狀錳酸鋰的制備方法，具體是把反應(yīng)物碳酸鋰和碳酸錳球磨混合均勻后，加入燃料丙三醇，再在馬弗爐內(nèi)燃燒保溫，即可獲得層狀LiMnO2電極材料。本發(fā)明所提出的層狀LiMnO2鋰離子電池正極材料的制備方法，不需保護(hù)氣氛，在開放空氣氣氛中即可制備，具有操作簡單、合成速度快的特點(diǎn)。
【IPC分類】H01M4-1391
【公開號】CN104538589
【申請?zhí)枴緾N201410800741
【發(fā)明人】郭俊明, 彭金輝, 白紅麗, 蘇長偉, 馮莉莉, 王紅斌, 袁明龍, 汪正良
【申請人】云南民族大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月22日