動力型納米錳酸鋰的制備方法技術

本發明專利技術提供一種動力型納米錳酸鋰的制備方法，屬于尖晶石型錳酸鋰的制備技術領域。該方法是按一定摩爾比，混合電解制備的納米二氧化錳和鋰鹽，于350～450℃下保溫8h，冷卻、研磨后，再于750～850℃下保溫14h，制得尖晶石型納米錳酸鋰，粒子尺寸為50～150nm。相較于其它錳酸鋰的制備方法，本發明專利技術制備的產品為尺寸均勻的尖晶石型納米錳酸鋰。該方法生產過程簡單，后處理簡便，不產生廢水廢氣，生產中的粉末可回收利用，對環境友好。制得的尖晶石型納米錳酸鋰具有穩定的循環性能和快速充放電性能，可用作動力型鋰離子電池正極材料，且能夠進行大規模工業化生產，可明顯降低企業成本。

Method for preparing power type nanometer lithium manganate

The invention provides a method for preparing a power type nanometer lithium manganate, belonging to the technical field of spinel type lithium manganate. The method is according to a certain ratio, the mixed electrolytic preparation of nano manganese dioxide and lithium salt in 350 ~ 450 DEG C, 8h insulation, cooling after grinding, again at 750 to 850 DEG C insulation 14h, prepared nano spinel LiMn2O4, the particle size is 50 ~ 150nm. Compared with other methods for preparing lithium manganate, the product prepared by the invention is a size uniform spinel type nanometer lithium manganate. The method has the advantages of simple production process, easy treatment, no waste water and waste gas, and the powder in production can be recycled and environment-friendly. Spinel type lithium manganate nano prepared with cyclic performance and fast charging and discharging performance is stable, can be used as cathode material of lithium ion battery, and can be used for large-scale industrialized production, can significantly reduce the cost of enterprise.

【技術實現步驟摘要】
動力型納米錳酸鋰的制備方法
本專利技術屬于尖晶石型錳酸鋰制備
，具體是動力型納米錳酸鋰的制備方法。
技術介紹
1981年，Hunter首先制得具有三維Li+通道的尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4正極材料，至今其仍受到國內外研究者的極大關注。尖晶石型錳酸鋰具有價格低、電位高、環境友好、安全性能高等優點，是最有希望取代鈷酸鋰LiCoO2的鋰離子電池正極材料。目前市場上，主要有A、B兩類錳酸鋰，A類是指動力電池材料，主要考慮其安全性及循環性，要求可逆容量為100～115mAh/g，循環500次以上仍保持80%的容量(1C下恒流充放電)。B類是指手機電池類替代品，主要考慮其高容量，要求容量在120mAh/g左右，對循環性能要求相對較低：循環300～500次，容量保持率達60%以上即可。納米錳酸鋰具有粒徑小且均勻、比表面積大、可以快速充放電等優點，是動力型鋰離子電池首選的正極材料。納米錳酸鋰的制備方法包括水熱法、化學沉淀法、模板法、高溫燒結法等，但上述方法普遍存在制備復雜、產率低、后處理復雜、生產成本高、不適合大規模生產等缺點。與其他尖晶石型納米錳酸鋰的制備方法相比，我們利用專利201610381874.5中專利技術的低溫電解制備納米二氧化錳的方法，大規模生產純度高、成本低的電解納米二氧化錳，并以此為原料生產動力型尖晶石型納米錳酸鋰。本專利通過控制混料方法和燒結過程，調控錳酸鋰的生長機制，使其形成尺寸均勻的尖晶石型納米錳酸鋰。生產過程中，混料簡單、均勻，原材料接觸充分，有利于Li+擴散，形成尖晶石型錳酸鋰。制備簡單、安全，不產生廢水廢氣，生產中的粉末可回收利用，對環境友好。該法生產的動力型尖晶石型納米錳酸鋰，其化學成分和晶體結構一致，且具有產品粒徑小且均勻、比表面積大、純度高、產率高、可以快速充放電、循環穩定性好等優點。該法可大規模工業化生產鋰離子動力電池正極材料，明顯降低企業成本，提高市場競爭力，實現節能環保。
技術實現思路
本專利技術的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種動力型納米錳酸鋰的制備方法，該方法針對以電解二氧化錳和鋰鹽為原料，固相燒結制備尖晶石型錳酸鋰的方法，該法可明顯降低企業成本，提高市場競爭力，實現節能環保。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案。動力型納米錳酸鋰的制備方法，該方法包括以下步驟：（1）混料：以一定的摩爾比，稱取電解納米二氧化錳和鋰鹽，研磨混合均勻；（2）燒結：將樣品放入管式爐中，先于350～450℃下保溫8h，再于750～850℃下保溫14h，自然冷卻至室溫；（3）調漿：按質量比8:1:1，稱取錳酸鋰、乙炔黑、PVDF。錳酸鋰、乙炔黑一起研磨30min后，將粉末溶于含PVDF的NMP溶液中，密封磁力攪拌6h。將混勻的漿液涂布于鋁箔上，50℃干燥24h，打孔，壓片，極片稱重備用；（4）測試速率性能和循環性能：裝電池，測試不同充放電速率下的循環性能。以電解納米二氧化錳和碳酸鋰為原料，研磨，壓片，先于350～450℃下保溫4h，再于750～850℃下保溫10h，自然冷卻至室溫，制得尖晶石型錳酸鋰。進一步優選，以電解二氧化錳和氫氧化鋰為原料，研磨，壓片，先于350～450℃下保溫4h，冷卻、研磨后，再于750～850℃下保溫10h，自然冷卻至室溫，制得尖晶石型錳酸鋰。進一步地，改變混料方法和燒結過程，制得尺寸均勻的尖晶石型納米錳酸鋰。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是：本專利技術通過控制鋰鹽種類、混料方法、燒結過程等技術手段，達到制備循環性能優異的動力型尖晶石型納米錳酸鋰的目的。該方法在保證產品品質的同時，降低企業生產成本，提升其市場競爭力，實現節能環保。附圖說明圖1是動力型納米錳酸鋰的掃描電鏡圖。圖2是動力型納米錳酸鋰的XRD圖。圖3是動力型納米錳酸鋰的循環性能圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步的詳細說明，以下實施例是對本專利技術的解釋，本專利技術并不局限于以下實施例。實施例1：以摩爾比為1:0.25，稱取電解納米二氧化錳和碳酸鋰，于石英研缽中研磨均勻，將混料壓片，置于瓷舟。750～850℃下，保溫10h，自然冷卻至室溫，取出瓷舟，刮出錳酸鋰固體，稱量，于石英研缽中研細。按質量比8:1:1，稱取錳酸鋰、乙炔黑、PVDF，錳酸鋰、乙炔黑一起研磨30min后，將粉末溶于含PVDF的NMP溶液中，密封磁力攪拌6h。將混勻的漿液涂布于鋁箔上，50℃干燥24h，打孔，壓片，極片稱重備用。裝電池后，測試不同充放電速率下的循環性能。實施例2：以摩爾比為1:0.5，稱取電解納米二氧化錳和一水合氫氧化鋰，于石英研缽中研磨均勻，加少量蒸餾水于研缽，調為泥漿狀，置于瓷舟。先于350～450℃下保溫4h，冷卻、研磨后，再于750～800℃下保溫10h，自然冷卻至室溫，取出瓷舟，刮出錳酸鋰固體，稱量，于研缽中研細。按質量比8:1:1，稱取錳酸鋰、乙炔黑、PVDF，錳酸鋰、乙炔黑一起研磨30min后，將粉末溶于含PVDF的NMP溶液中，密封磁力攪拌6h。將混勻的漿液涂布于鋁箔上，50℃干燥24h，打孔，壓片，極片稱重備用。裝電池后，測試不同充放電速率下的循環性能。實施例3：以摩爾比為1:0.5，稱取電解納米二氧化錳和氫氧化鋰，于石英研缽中研磨均勻，將混料壓片，置于瓷舟。先于350～450℃下保溫4h，冷卻、研磨后，再于800～850℃下保溫10h，自然冷卻至室溫，取出瓷舟，刮出錳酸鋰固體，稱量，于研缽中研細。按質量比8:1:1，稱取錳酸鋰、乙炔黑、PVDF，錳酸鋰、乙炔黑一起研磨30min后，將粉末溶于含PVDF的NMP溶液中，密封磁力攪拌6h。將混勻的漿液涂布于鋁箔上，50℃干燥24h，打孔，壓片，極片稱重備用。裝電池后，測試不同充放電速率下的循環性能。實施例4：以摩爾比為1:0.52，稱取電解納米二氧化錳和氫氧化鋰，于石英研缽中研磨均勻，混料壓片，置于瓷舟。先于350～450℃下保溫8h，冷卻、研磨后，再于750～850℃下保持14h，自然冷卻至室溫，取出瓷舟，刮出錳酸鋰固體，稱量，于研缽中研細。按質量比8:1:1，稱取錳酸鋰、乙炔黑、PVDF，錳酸鋰、乙炔黑一起研磨30min后，將粉末溶于含PVDF的NMP溶液中，密封磁力攪拌6h。將混勻的漿液涂布于鋁箔上，50℃干燥24h，打孔，壓片，極片稱重備用。裝電池后，測試不同充放電速率下的循環性能。上述說明是針對本專利技術可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本專利技術的專利申請范圍，凡本專利技術所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本專利技術所涵蓋的專利范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
動力型納米錳酸鋰的制備方法，其采用下列步驟：電解制備的納米二氧化錳與鋰鹽，以一定摩爾比混合均勻，先于350?～?450℃下保溫8h，冷卻、研磨后，再于750?～?850℃下保溫14h，自然冷卻至室溫，制得銀灰色的尖晶石型納米錳酸鋰，按質量比8:1:1，稱取錳酸鋰、乙炔黑和PVDF，調漿涂膜，制備正極，裝配電池，測試不同充放電速率下的循環性能。

【技術特征摘要】
1.動力型納米錳酸鋰的制備方法，其采用下列步驟：電解制備的納米二氧化錳與鋰鹽，以一定摩爾比混合均勻，先于350～450℃下保溫8h，冷卻、研磨后，再于750～850℃下保溫14h，自然冷卻至室溫，制得銀灰色的尖晶石型納米錳酸鋰，按質量比8:1:1，稱取錳酸鋰、乙炔黑和PVDF，調漿涂膜，制備正極，裝配電池，測試不同充放電速率下的循環性能。2.根據權利要求1所述動力型納米錳酸鋰的制備方法，其特征在于：電解制備的納米二氧化錳由專利201610381874.5中的方法制得。3.根據權利要求1所述動力型納米錳酸鋰的制備方法，其特征在于：電解納米二氧化錳與鋰離子的摩爾比為：1:0.50～0.52。4.根據權利要求1所述動力型納米錳酸鋰的制備方法，其特征在于：鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、一水合氫氧化鋰等。5.根據權利要求1所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖啟振，曹珍，李朝暉，雷鋼鐵，
申請(專利權)人：湘潭大學，
類型：發明
國別省市：湖南,43