專利名稱：正極材料Li1-x-yNaxKyMn2O4制備方法
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進(jìn)一步的，所述Lil_x-yNaxKyMn204 中 0〈x, y<0. I。進(jìn)一步的，所述原材料混合方式為傳統(tǒng)機(jī)械球磨方式。進(jìn)一步的，所述原材料混合方式為通過(guò)溶膠凝膠方法的混合方式。進(jìn)一步的，所述高溫處理過(guò)程為先在200-300度的氮?dú)猸h(huán)境下預(yù)燒，然后再在 700-950度的氧氣環(huán)境下燒結(jié)。進(jìn)一步的，所述鋰鹽為醋酸鋰、草酸鋰、碳酸鋰中的一種。進(jìn)一步的，所述鈉鹽包括碳酸鈉、草酸鈉、醋酸鈉中的一種。進(jìn)一步的，所述鉀鹽為醋酸鉀。進(jìn)一步的，所述錳源為醋酸錳、草酸錳、二氧化錳、三氧化二錳中的一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、鈉離子與鉀離子在地球上的含量高，價(jià)格相對(duì)便宜，有些用于部分取代錳元素的雜 質(zhì)金屬的價(jià)格比較貴重。2、材料合成制備方法簡(jiǎn)單，采用其他金屬部分取代元素錳時(shí)，有時(shí)候需要嚴(yán)格的 制備條件。3、更加環(huán)保，無(wú)污染。鈉離子與鉀離子是日常生活環(huán)境中常見(jiàn)的金屬離子，材料生 產(chǎn)中不會(huì)引起額外的環(huán)境污染，而用于取代錳元素的其他金屬，一般都具有污染性，有些還 有明顯毒性。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例I :
LiO. 8NaO. 1K0. 1Μη204 元素鋰按照110%計(jì)算以補(bǔ)充制備過(guò)程中的損失。按照鋰鈉鉀錳元素的摩爾比 O. 88 :0. I :0. I 2的計(jì)量比稱量醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鉀、二氧化錳，球磨機(jī)球磨3小時(shí)充分 混合后，在氮?dú)庵?00度預(yù)燒3小時(shí)，自然冷卻后再在球磨機(jī)中球磨3小時(shí)，然后在800度 氧氣中燒結(jié)21小時(shí)，自然冷卻后得到產(chǎn)品。以產(chǎn)物為正極，以金屬鋰為負(fù)極，以IM LiPF6/ EC+DEC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在O. IC倍率下容量為120mAh/g，作為對(duì)比的相同 條件下制備的LiMn204材料的容量為130mAh/g。60度循環(huán)50次以后，對(duì)比樣品LiMn204 的容量為 75mAh/g，而 LiO. 8NaO. 1K0. 1Μη204 的容量仍然有 110mAh/g。實(shí)施例2
LiO. 8NaO. 1K0. 1Μη204 元素鋰按照110%計(jì)算以補(bǔ)充制備過(guò)程中的損失。按照鋰鈉鉀錳元素的摩爾比 O. 88 :0. I :0. I 2的計(jì)量比稱量醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸錳，充分混合后溶于蒸餾水 中，加入檸檬酸，緩慢加熱蒸發(fā)水分得到凝膠，將凝膠在氮?dú)庵?00度預(yù)燒3小時(shí)，自然冷卻 后再在球磨機(jī)中球磨3小時(shí)，然后在800度氧氣中燒結(jié)21小時(shí)，自然冷卻后得到產(chǎn)品。以產(chǎn) 物為正極，以金屬鋰為負(fù)極，以IM LiPF6/EC+DEC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在O. IC 倍率下容量為123mAh/g，作為對(duì)比的相同條件下制備的LiMn204材料的容量為137mAh/g。60度循環(huán)50次以后，對(duì)比樣品LiMn204的容量為86mAh/g，而LiO. 8NaO. 1K0. lMn204的容 量仍然有117mAh/g。實(shí)施例3
LiO.9K0. lMn204
元素鋰按照110%計(jì)算以補(bǔ)充制備過(guò)程中的損失。按照鋰鈉鉀錳元素的摩爾比 0. 99 :0. I 2的計(jì)量比稱量醋酸鋰、醋酸鉀、醋酸錳，充分混合后溶于蒸餾水中，加入檸檬 酸，緩慢加熱蒸發(fā)水分得到凝膠，將凝膠在氮?dú)庵?00度預(yù)燒3小吋，自然冷卻后再在球磨 機(jī)中球磨3小時(shí)，然后在800度氧氣中燒結(jié)21小吋，自然冷卻后得到產(chǎn)品。以產(chǎn)物為正極， 以金屬鋰為負(fù)極，以IM LiPF6/EC+DEC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在0. IC倍率下容 量為133mAh/g，作為對(duì)比的相同條件下制備的LiMn204材料的容量為137mAh/g。60度循 環(huán)50次以后，對(duì)比樣品LiMn204的容量為86mAh/g，而LiO. 8NaO. 1K0. lMn204的容量仍然有 121mAh/g。實(shí)施例4
LiO. 9NaO. lMn204
元素鋰按照110%計(jì)算以補(bǔ)充制備過(guò)程中的損失。按照鋰鈉錳元素的摩爾比0. 99 0. I 2的計(jì)量比稱量醋酸鋰、醋酸鉀、醋酸錳，充分混合后溶于蒸餾水中，加入檸檬酸，緩慢 加熱蒸發(fā)水分得到凝膠，將凝膠在氮?dú)庵?00度預(yù)燒3小吋，自然冷卻后再在球磨機(jī)中球磨 3小時(shí)，然后在850度氧氣中燒結(jié)21小吋，自然冷卻后得到產(chǎn)品。以產(chǎn)物為正極，以金屬鋰 為負(fù)極，以IM LiPF6/EC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在0. IC倍率下容量為132mAh/g， 作為對(duì)比的相同條件下制備的LiMn204材料的容量為137mAh/g。60度循環(huán)50次以后，對(duì) 比樣品 LiMn204 的容量為 86mAh/g，而 LiO. 8NaO. 1K0. lMn204 的容量仍然有 114mAh/g。實(shí)施例5
LiO. 8NaO. 1K0. lMn204
元素鋰按照110%計(jì)算以補(bǔ)充制備過(guò)程中的損失。按照鋰鈉鉀錳元素的摩爾比 0. 88 :0. I :0. I 2的計(jì)量比稱量碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、ニ氧化錳，球磨機(jī)球磨3小時(shí)充分 混合后，在氮?dú)庵?00度預(yù)燒3小吋，自然冷卻后再在球磨機(jī)中球磨3小時(shí)，然后在900度 氧氣中燒結(jié)24小吋，自然冷卻后球磨產(chǎn)物3小吋，再在900度下燒結(jié)12小吋。以產(chǎn)物為正 極，以金屬鋰為負(fù)極，以IM LiPF6/EC+DEC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在0. IC倍率下 容量為114mAh/g，作為對(duì)比的相同條件下制備的LiMn204材料的容量為120mAh/g。60度循 環(huán)50次以后，對(duì)比樣品LiMn204的容量為72mAh/g，而LiO. 8NaO. 1K0. lMn204的容量仍然有 90mAh/g。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于，以鈉離子、鉀離子中的一種或兩種來(lái)部分取代錳酸鋰LiMn204中的鋰元素，并包括以下步驟先將鋰、鈉、鉀、錳元素以摩爾比的計(jì)量比稱量鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、錳源，后將原材料充分混合，經(jīng)高溫處理12-36小時(shí)后冷卻，通過(guò)高溫固相反應(yīng)方法合成Lil-x-yNaxKyMn204電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述Lil-x-yNaxKyMn204 中 0<x,y<0.I。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述原材料混合方式為傳統(tǒng)機(jī)械球磨方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述原材料混合方式為通過(guò)溶膠凝膠方法的混合方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3或4所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述高溫處理過(guò)程為先在200-300度的氮?dú)猸h(huán)境下預(yù)燒，然后再在700-950度的氧氣環(huán)境下燒結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述鋰鹽為醋酸鋰、草酸鋰、碳酸鋰中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述鈉鹽包括碳酸鈉、草酸鈉、醋酸鈉中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述鉀鹽為醋酸鉀。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述錳源為醋酸錳、草酸錳、二氧化錳、三氧化二錳中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了正極材料Li1-x-yNaxKyMn2O4制備方法，以鈉離子、鉀離子中的一種或兩種來(lái)部分取代錳酸鋰LiMn2O4中的鋰元素，并包括以下步驟先將鋰、鈉、鉀、錳元素以摩爾比的計(jì)量比稱量醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鉀、二氧化錳，后將原材料充分混合，經(jīng)高溫處理12-36小時(shí)后冷卻，通過(guò)高溫固相反應(yīng)方法合成Li1-x-yNaxKyMn2O4電極。本發(fā)明采用了常見(jiàn)的鈉離子與鉀離子，在地球上的含量高，價(jià)格相對(duì)便宜，且無(wú)明顯毒，使得該發(fā)明在材料生產(chǎn)中不會(huì)引起額外的環(huán)境污染，該發(fā)明材料合成制備方法簡(jiǎn)單，更加環(huán)保，無(wú)污染。
文檔編號(hào)C01G45/12GK102659183SQ201210055969
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者孫豐霞, 徐艷輝 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)