本发明专利技术公开了一种高比能高功率锰酸镍锂正极制备方法，该材料采用溶胶凝胶法，原料用镍、锰、锂乙酸盐与草酸、草酸铵、柠檬酸、柠檬酸三铵中的一种做螯合剂得到的前驱体在400~450℃空气中使醋酸盐分解，轻微研磨后，在850℃~900℃氧气气氛中煅烧1~2h之后退火至500~600℃煅烧6~10h，得到LiNi0.5Mn1.5O4产物振实密度达到2.0~2.5且形貌规整。以该正极材料制得的模拟电池在3.8～4.9V范围以1C的倍率恒流充放电，首次放电容量大于132mAh/g，218次循环后容量为134mAh/g，表明该材料具有高的比容量和循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于能源材料、新材料及锂离子电池制备
技术介绍
近年来，随着能源环境问题的日益严重以及电子产品轻型化的要求，人们对锂离子二次电池的研究不断深入。商业化的锂离子电池正极材料LiCoO2由于价格高，有毒性，人们一直努力在寻找其替代品。锰酸锂由于价格低廉、无毒而倍受关注。而加入镍的LiNi0.5MnL504充放电平台在4. 6^4. 8V之间，是5V材料，理论容量可达到147mAh/g，具有更 高的能量密度，有希望作为动力电池得到应用。
技术实现思路
本专利技术专利主要内容是采用镍锰锂乙酸盐与草酸、草酸铵、柠檬酸、柠檬酸三铵中的一种做螯合剂制备的LiNia5Mnh5O4产物振实密度达到2. (Γ2. 5且形貌规整。采用的溶胶凝胶方法合成的材料有较好的电化学性能。用溶胶凝胶法制备时前驱体在40(T45(TC空气中使醋酸盐分解，轻微研磨后，在8500C 900°C氧气气氛中煅烧I 2h之后退火至50(T60(TC煅烧6 IOh得到样品材料。通过XRD、SEM、BET表征材料结构形貌等物理特性，通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等手段对材料电化学稳定性进行测试。比较不同合成条件，不同PH值，以及同一样品不同条件下电化学性能检测。本专利技术的目的在于提供一种性能优良、价格低廉的高比能高功率锰酸镍锂正极制备方法，该方法简单，可制备形貌规整振实密度高、优化了材料的电化学性能。该方法的技术方案如下 ，其特征在于该方法按以下步骤进行 1)按化学计量比分别称取锰源锰盐、镍源镍盐、锂源锂盐，用去离子水溶解配制成(Ni+Mn+Li) O. 1525Mol的锰镍锂混合溶液；2)称取螯合剂草酸、草酸铵、柠檬酸、柠檬酸三铵的一种配制成浓度为O.15mol溶液； 3)准备25%的氨水溶液； 4)将步骤I)的溶液超声溶解或加热溶解，再将步骤2)的溶液在60°C状态下搅拌至溶解； 5)将步骤2)的溶液在60°C状态下搅拌至溶解；升温至90°C继续搅拌状态下将已溶解的步骤I)混合溶液，滴加至已完全溶解的步骤2溶液中；滴加时间控制在3(T60min ； 6)然后向I)和2)的混合溶液中滴加25%的氨水至PH=6.5 7，升温至98°C，用3HZ搅拌至蒸干，呈草绿色； 7)将步骤6)的草绿色硬块，于90°C真空干燥12-48h;8)移入坩埚中置于马弗炉中在400-450°C空气中烧结4-6小时，升温速度每分钟5 10°C，自然降温至室温； 9)将步骤8)所得产物研磨后，在空气中于850 900°C下煅烧I 2h后退火600 650°C，时间8 IOh后即获得高电压、高振实密度、高容量性能优异的产品LiNia5Mnh5CV本专利技术制备的高比能高功率锰酸镍锂正极材料LiNia5Mr^5O4,具有较高的振实密度，可达到2. (Γ2. 5g/cm3;并且产品颗粒形貌规整，将十分有利于颗粒表面包覆和修饰，为进一步提高产品电化学性能提供有利的条件。产品具有较好的电化学性能；在高比能、高功率锂离子电池领域具有很大的应用价值。附图说明图I为实施例I所述目标产物的以IC的倍率，在电压范围为3. 8 V 4.9 V下的首次和200次充放电循环性能； 图2为实施例I所述目标产物的SEM图谱； 图3为实施例I所述目标产物的XRD图谱； 图4为实施例2所述目标产物的以IC的倍率，在电压范围为3.8 V 4.9 V下的首次和200次的库伦效率及放电容量； 图5为实施例2所述目标产物；以O. 5C的倍率，在电压范围为3. 6V 4. 9 V下的首次充放电性能； 图6为实施例2所述目标产物为以O. 5C的倍率，在电压范围为3. 5 V 4. 9 V下的1000次充放电及循环性能； 图7为实施例2所述目标产物为的XRD图谱。具体实施例方式下述实施例中所使用的材料、试剂均可从一般商业途径得到；所使用的实施方法均为常规方法。实施例是对本专利技术进一步说明，但不限制本专利技术的范围。实施例I : 本实施所用的原料乙酸镍、乙酸锰、乙酸锂、柠檬酸三铵、25%的氨水和去离子水。(I)根据目标产物的化学式计算主要原料的用量合成O. 05 mol目标产物，按照化学计量比称取乙酸镍6.3485 g、乙酸锰18.5764 g、乙酸锂5. 40962 g和柠檬酸三铵37. 0386 g ； (2)取适量去离子水分别溶解Ni盐、Mn盐、Li盐，配置成总浓度为O.1525mol/L的盐溶液A ;柠檬酸三铵溶液浓度为O. 15mol/L的盐溶液B ; (3)将B溶液置于搅拌器中，升温至90V，搅拌，在搅拌状态下将A溶液加入搅拌器中与B溶液完全混合后，用25%的氨水调pH值为6. 5^7时停止滴加，继续搅拌至完全蒸干； (4)将得到的浅绿色胶状前驱体，在901下进行真空干燥，得到无水前驱体； (5)将无水前驱体转移至马弗炉中在空气中400 450°C预处理4 6h，自然降温至室温，研细； (6)再将预处理后的前驱体C在空气氛围中，850 900下煅烧I 2h后退火600 650°C，时间8 10h，之后自然冷却至室温得到黑色粉末目标产物D。升温速度10度每分钟，降温速度为5度每分钟，之后即获得高电压、高振实密度、高容量性能优异的产品LiNi0.5MnL504 ； (7)极片配料按照8 1 1的比例将活性物质、乙炔黑和粘结剂聚偏二氟乙烯(简称PVDF,溶解在I-甲基-2-吡咯烷酮中)置于球磨机中混合搅拌球磨3h之后涂覆，刮刀厚度用150或200微米；将得到的浆体涂在铝箔上，得到灰色极片，将涂覆之后的极片置于70 80°C的鼓风干燥箱中干燥4h，干燥之后压片、切片、称量极片。在真空条件120°C下烘2-24h. Se。随后将其转移至IS气氛围保护的手套箱(水和氧含量小于I μ mol *L-1),以其为正极，正负极间采用标准Celgard 2700隔膜，最后组装成为CR2025扣式电池，电解液为IMLiPF6 EC:DMC=I :1 (v:v)； 图I为按照上述实施实例制备出来的锂离子电池高比能高功率锰酸镍锂正极材料在充放电范围为3.8 V 4.9 V，恒流充放电倍率为I C下的首次和200次充放电曲线。从图中可以看出，随着循环的继续，材料的比容量基本上没有衰减；循环首次比容量为132 mAh/g，随着循环的继续容量上升，200次比容量为134.5 mAh/g，容量保持率和库伦效率达到100%。表明所合成的得到高比能高功率锰酸镍锂正极材料具有很好的循环寿命和很高的比 容量，适用于工业化生产； 图2为按照上述实施实例制备出来的高比能高功率锰酸镍锂正极材料SEM图谱； 图3为按照上述实施实例制备出来的高比能高功率锰酸镍锂正极材料XRD图谱。为按照上述实施实例制备出来的锂离子电池高比能高功率锰酸镍锂正极材料实施例2 本实施所用的原料乙酸镍、乙酸锰、乙酸锂、草酸铵、25%的氨水和去离子水。(I)根据目标产物的化学式计算主要原料的用量合成0.05 mol目标产物，按照化学计量比称取乙酸镍6.3485 g、乙酸锰18.5764 g、乙酸锂5. 40962 g和草酸铵21.4236g ; (2)取适量去离子水分别溶解Ni盐、Mn盐、Li盐，配置成总浓度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术提供一种高比能高功率锰酸镍锂正极材料LiNi0.5Mn1.5O4，其特征是具有较高的振实密度,可达到2.0~2.5cm3;并且产品颗粒形貌规整，十分有利于颗粒表面包覆和修饰，为进一步提高产品电化学性能提供有利的条件,原料采用乙酸镍、乙酸锰、乙酸锂盐与草酸、草酸铵、柠檬酸、柠檬酸三铵中的一种做螯合剂，用溶胶凝胶法制备得到的前驱体在400~450℃空气中使醋酸盐分解，轻微研磨后，在850℃~900℃氧气气氛中煅烧1~2h之后退火至500~600℃煅烧6~10h得到样品材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑圣泉，陈红梅，
申请(专利权)人：株洲天地龙电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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