一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法，包括下述步骤：根据应制得的材料，按照富锂锰基正极材料化学式中比例称取相关的金属盐，将金属盐溶解在去离子水中，加入硝酸，用磁力搅拌器搅拌；将丙烯酸滴加入上述水溶液中，用磁力搅拌器搅拌；将上述溶液于烘箱静置，使得水分蒸发、丙烯酸聚合、盐溶液等分解形成膨胀的干溶胶；将干溶胶研磨成细小粉末，置入马弗炉中烧结，再次研磨后置于马弗炉中煅烧；研磨过筛，即得到改良后的富锂锰基正极材料。本发明专利技术采用丙烯酸热聚合法所制备的材料颗粒结晶良好，电化学测试所得数据更佳。电化学测试所得数据更佳。电化学测试所得数据更佳。

【技术实现步骤摘要】
一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池电极
，具体涉及一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]能源短缺和环境恶化一直是人们面临的重大危机，能源是当今社会稳定发展的基石，能源发展决定国家的前途和命运。过度使用化石燃料造成了诸如温室效应、雾霾、自然灾害等严重的环境问题。在此大背景下，世界能源形势正经历着深刻的变革，各种新能源材料层出不穷，研究方向着重考虑了对于环境的友好性，不仅极大缓解了能源短缺问题，而且环境也得到了极大地改善。
[0003]作为先进储能技术的代表，锂离子电池作为新型动力能源对于世界的发展做出了极大贡献。与干电池、铅蓄电池相比较，锂离子电池具有环境友好、周期寿命长、能量高等优点，国家大力倡导发展锂电池相关的正负极材料。限制锂离子电池推广的因素主要是：(1)价格高昂；(2)能量密度低。故锂离子电池希望获得长久的发展亟需解决这两个方面的问题。决定锂离子电池容量的主要因素是采用的正极材料，而正极材料对其成本也有很大的影响。所以，开发低成本、高电化学性能的正极材料将会对我国锂电池行业的发展产生重要的影响。
[0004]锂离子电池由于其具有高效储能、安全、环境友好等特点，使得其在市场上得到了广泛的应用。富锂层状氧化物作为锂离子电池中的佼佼者，凭借自身极高的比容量和能量密度，深受研究者的青睐。然而富锂锰基氧化物正极的实际应用会发生结构畸变，导致容量下降和电压衰减，当材料的结构不稳定时，过渡金属离子会发生不可逆的迁移到锂层，使其发生相变，从而使其成为尖晶石或岩盐这种无序结构。因此，对这种含锂锰的材料进行表面改性是非常必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法，利用丙烯酸热聚合法对富锂层状氧化物进行改性，从而实现加速锂离子的脱嵌率，使其结构稳定，提高其电化学性质稳定。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法，包括下述步骤：
[0008](1)根据应制得的材料，按照富锂锰基正极材料化学式中比例称取相关的金属盐，将金属盐溶解在去离子水中，加入硝酸，用磁力搅拌器搅拌；
[0009](2)将丙烯酸滴加入上述水溶液中，用磁力搅拌器搅拌；
[0010](3)将上述溶液于烘箱静置，使得水分蒸发、丙烯酸聚合、盐溶液等分解形成膨胀的干溶胶；
[0011](4)将干溶胶研磨成细小粉末，置入马弗炉中烧结，再次研磨后置于马弗炉中煅
烧；
[0012](5)研磨过筛，即得到改良后的富锂锰基正极材料。
[0013]其中，所述富锂锰基正极材料化学式为Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2；所述金属盐为硝酸锂、硝酸镍、乙酸锰和硝酸钴。
[0014]其中，所述富锂锰基正极材料为掺镧改性的富锂锰基正极材料，化学式为Li
1.2
Mn
0.54
‑
x
Ni
0.13
Co
0.13
La
x
O2，x＝0.03；所述金属盐为硝酸锂、硝酸镍、乙酸锰、硝酸钴和硝酸镧。
[0015]其中，所述富锂锰基正极材料为掺硫改性的富锂锰基正极材料，化学式为Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2，改性过程中加入Li2S，S：(Ni+Co+Mn)的摩尔比为：0.02:1；所述金属盐为硝酸锂、硝酸镍、乙酸锰和硝酸钴。
[0016]其中，所述金属盐为硝酸锂、硝酸镍、乙酸锰和硝酸钴。
[0017]其中，步骤(1)中，金属盐溶解在去离子水中后，过渡金属盐的离子浓度为1.0M。
[0018]其中，步骤(2)中，滴加的丙烯酸与去离子水的体积比为1：2。
[0019]其中，步骤(3)中，将溶液置于180℃烘箱静置8h，形成膨胀的干溶胶。
[0020]其中，步骤(4)中，将干溶胶研磨成细小粉末后，置入马弗炉中空气气氛下500℃预烧结6h，再次研磨后置于马弗炉中950℃煅烧10h。
[0021]本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0022]本专利技术与传统方法制得材料相比，丙烯酸热聚合法所制备的材料颗粒结晶良好，电化学测试所得数据更佳。在电化学测试中首次充放电效率、倍率性能、循环稳定性相应地也会得到提高。循环稳定性也得到了极大的改善，容量保持率由74.92％提升到了95.58％。
附图说明
[0023]图1为实施例1
‑
3制得的三种材料的XRD衍射图谱；
[0024]图2为普通LRM材料分别放大500倍、1000倍、5000倍、10000倍的扫描电镜图；
[0025]图3为掺六水合硝酸镧La
‑
LRM分别放大500倍、1000倍、5000倍、10000倍的扫描电镜图；
[0026]图4为掺硫化锂S
‑
LRM分别放大500倍、1000倍、5000倍、10000倍的扫描电镜图；
[0027]图5为图5是0.1C下LRM、La
‑
LRM和S
‑
LRM三个材料的首次充放电曲线图；
[0028]图6为LRM、La
‑
LRM和S
‑
LRM三个材料在0.1C
‑
5C不同倍率下的放电比容量；
[0029]图7为LRM、La
‑
LRM和S
‑
LRM三个材料的放电比容量
‑
循环圈数图；
[0030]图8为LRM、La
‑
LRM和S
‑
LRM三个材料的交流阻抗图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例1
[0033]本实施例提供一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法，包括下述步骤：
[0034](1)根据实验所需，应制备普通富锂锰基正极材料5g，按照其相应化学式(Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2)分别称取2.2162g镍盐(Ni(NO3)2·
6H2O)、2.4175g钴盐(Co(NO3)2·
6H2O)、7.7591g锰盐(Mn(CH3COO)2·
4H2O)溶解在去离子水中，得到过渡金属离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)根据应制得的材料，按照富锂锰基正极材料化学式中比例称取相关的金属盐，将金属盐溶解在去离子水中，加入硝酸，用磁力搅拌器搅拌；(2)将丙烯酸滴加入上述水溶液中，用磁力搅拌器搅拌；(3)将上述溶液于烘箱静置，使得水分蒸发、丙烯酸聚合、盐溶液等分解形成膨胀的干溶胶；(4)将干溶胶研磨成细小粉末，置入马弗炉中烧结，再次研磨后置于马弗炉中煅烧；(5)研磨过筛，即得到改良后的富锂锰基正极材料。2.根据权利要求1所述的一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：所述富锂锰基正极材料化学式为Li
1.2
Mn
0.54
Ni
0.13
Co
0.13
O2；所述金属盐为硝酸锂、硝酸镍、乙酸锰和硝酸钴。3.根据权利要求1所述的一种改良高比容量富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：所述富锂锰基正极材料为掺镧改性的富锂锰基正极材料，化学式为Li
1.2
Mn
0.54
‑
x
Ni
0.13
Co
0.13
La
x
O2，x＝0.03；所述金属盐为硝酸锂、硝酸镍、乙酸锰、硝酸钴和硝酸镧。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈垒，唐仲丰，李万贤，王佳一，安卢，李梦森，任菲，刘亮亮，梅增辉，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：