CN104269542A - 一种Li-Mn-Be正极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Li-Mn-Be正极材料及其制备方法,它是用锂盐(LiAC)和锰盐(Mn(AC)2)、铍盐(Be(AC)2)的饱和溶液按Li:Mn:Be=1:0.5:0.5的比例混合,并不停摇匀,往混合溶液中先加入一定量柠檬酸(C6H8O7)饱和水溶液,然后用氨水将溶液pH值调至6.0-7.0,再将所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热,当溶液出现粉红色凝胶时,停止加热,将所得凝胶直接放入箱式炉在100-150℃干燥脱水3-6小时,最后将所得干凝胶在放入高温煅烧10-15h,煅烧后研磨即得到最终产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种正极材料及其制备方法,特别涉及一种多晶锂锰铍三元正极材料及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展以及人民物质文化生活水平的提高,人们对电池的需求量越来越大,对电池的性能的要求也越来越高。特别是随着空间技术的发展和军事装备的需求,信息和微电子工业的迅猛发展所带来的大量工业用、民用、医用便携式电子产品的问世,电动汽车的研制和开发,以及环境保护意识的增强,人们对体积小,重量轻,高能量,安全可靠,无污染,可反复充电使用的电池的需求更加迫切。
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生,使用以下反应:Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应,放电。锂离子电池因其电压高、能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点倍受青睐,但随着电子信息技术的快速发展,对锂离子电池的性能也提出了更高的要求。正极材料作为目前锂离子电池中最关键的材料,它的发展也最值得关注。
目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂、尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂。其中,钴酸锂(LiCoO2)制备工艺简单,充放电电压较高,循环性能优异而获得广泛应用。但是,因钴资源稀少、成本较高、环境污染较大和抗过充能力较差,其发展空间受到限制。锰酸锂除了尖晶石结构的LiMn2O4外,还有层状结构的LiMnO2。其中层状LiMnO2比容量较大,但其属于热力学亚稳态,结构不稳定,存在Jahn-Teller效应而循环性能较差。尖晶石结构LiMn2O4工艺简单,价格低廉,充放电电压高,对环境友好,安全性能优异,但比容量较低,高温下容量衰减较严重。磷酸铁锂属于较新的正极材料,其安全性高、成本较低,但存在放电电压低(3.4V)、振实密度低、尚未批量生产等不足。上述几种正极材料的缺点都制约了自身的进一步应用。因此,开发复合正极材料成了锂离子电池正极材料的研究方向之一。其中,层状Li-Mn-Be-O系列材料(简称三元材料)较好地兼备了各自的优点,弥补了各自的不足,具有高比容量、成本较低、循环性能稳定、安全性能较好等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种Li-Mn-Be正极材料及其制备方法。
为实现这一目的,本发明是通过如下技术方案实现的:
采用溶胶凝胶法制备Li-Mn-Be正极材料。
一种Li-Mn-Be正极材料制备方法,包括如下步骤:
⑴ 分别将锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铍盐(Be(AC)2・4H2O,分析纯)配成饱和溶液;
⑵ 按Li:Mn:Be= 1:0.5:0.5的比例混合步骤⑴所配的饱和溶液,并不停摇匀;
⑶ 往⑵中的加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和水溶液,并不停摇匀;
⑷ 加入用氨水将⑶中溶液pH值调至6.0-7.0;
⑸ 将⑷中所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热,加热温度为50-60℃,搅拌速度为100-120r/min;
⑹ 当⑸中溶液出现粉红色凝胶时,停止加热;
⑺ 将所得凝胶直接放入箱式炉在100-150℃干燥脱水3-6小时;
⑻ 将干凝胶在放入高温煅烧10-15h,然后研磨即得到最终产品。
本发明具有下列优点和特性:
⑴ 原料各组分可达到原子级别的均匀混合,产物均匀性好;
⑵ 计量比可精确控制,产物纯度高;
⑶ 产物颗粒尺寸小,粒径分布窄,可通过改变工艺参数进行精确控制;
⑷ 热处理温度及热处理时间可显著降低。
实施例一:
分别取一定量的锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铍盐(Be(AC)2・4H2O,分析纯),用去离子水分别配成饱和溶液,再按Li:Mn:Be = 1:0.5:0.5的比例混合所配的饱和溶液,并不停摇匀,等混合均匀后,再慢慢加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和溶液,加入同时要不停摇匀,再用氨水将溶液pH值调至6.0,调好后,将所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热,加热温度为50℃,搅拌速度为100r/min;当溶液出现粉红色凝胶时,停止加热;将所得凝胶直接放入箱式炉在100℃干燥脱水3小时;将干凝胶在放入高温煅烧10h,然后研磨即得到最终产品。
实施例二:
分别取一定量的锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铍盐(Be(AC)2・4H2O,分析纯),用去离子水分别配成饱和溶液,再按Li:Mn:Be = 1:0.5:0.5的比例混合所配的饱和溶液,并不停摇匀,等混合均匀后,再慢慢加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和溶液,加入同时要不停摇匀,再用氨水将溶液pH值调至6.5,调好后,将所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热,加热温度为55℃,搅拌速度为110r/min;当溶液出现粉红色凝胶时,停止加热;将所得凝胶直接放入箱式炉在130℃干燥脱水4.5小时;将干凝胶在放入高温煅烧13h,然后研磨即得到最终产品。
实施例三:
分别取一定量的锂盐(LiAC・2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)2・4H2O,分析纯)、铍盐(Be(AC)2・4H2O,分析纯),用去离子水分别配成饱和溶液,再按Li:Mn:Be = 1:0.5:0.5的比例混合所配的饱和溶液,并不停摇匀,等混合均匀后,再慢慢加入一定量柠檬酸(C6H8O7・H2O,分析纯)饱和溶液,加入同时要不停摇匀,再用氨水将溶液pH值调至7.0,调好后,将所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热,加热温度为60℃,搅拌速度为120r/min;当溶液出现粉红色凝胶时,停止加热;将所得凝胶直接放入箱式炉在150℃干燥脱水6小时;将干凝胶在放入高温煅烧15h,然后研磨即得到最终产品。
Claims (5)
1.一种Li-Mn-Be正极材料采用溶胶凝胶法制备方法。
2.其特征在于,该制备方法按以下步骤进行:
⑴ 分别将锂盐(LiAC2H2O,分析纯)和锰盐(Mn(AC)24H2O,分析纯)、铍盐(Be(AC)24H2O,分析纯)配成饱和溶液;
⑵ 按Li:Mn:Be= 1:0.5:0.5的比例混合步骤⑴所配的饱和溶液,并不停摇匀;
⑶ 往⑵中的加入一定量柠檬酸(C6H8O7H2O,分析纯)饱和水溶液,并不停摇匀;
⑷ 加入用氨水将⑶中溶液pH值调至6.0-7.0;
⑸ 将⑷中所得溶液在磁力搅拌的条件下水浴加热;
⑹ 当⑸中溶液出现粉红色凝胶时,停止加热;
⑺ 将所得凝胶直接放入箱式炉中干燥脱水3-6小时;
⑻ 将干凝胶在放入高温煅烧10-15h,然后研磨即得到最终产品。
3.根据权利要求1所述步骤⑸中,其特征在于,加热温度为50-60℃,搅拌速度为100-120r/min。
4.根据权利要求1所述步骤⑺中,其特征在于,箱式炉保持的温度控制在100-150℃范围内。
5.根据权利要求1所述步骤⑻中,其特征在于,高温煅烧温度控制在在500-600℃范围内。
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