一種新型聚陰離子型正極材料制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有電池電壓高、比容量大、能量密度高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點，是目前應(yīng)用范圍最廣和最有可能大規(guī)模應(yīng)用于電動汽車的二次電池。正極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵材料，其性能的好壞不僅直接影響電池的性能，而且對降低電池成本、實現(xiàn)電動汽車產(chǎn)業(yè)化具有十分重要的現(xiàn)實意義。雖然1^?#04具有諸多優(yōu)點而備受關(guān)注，但是面臨著以下問題的制約:1)材料的理論比容量偏小，理論比容量僅170 mAh/g ；2)材料受到國外專利的保護(hù)，難在國內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。嚴(yán)重限制其的進(jìn)一步發(fā)展。因此，開發(fā)其他正極材料也是一項非常有意義的工作。尤其是開發(fā)聚陰離子型正極材料這一被廣大研究者看好的正極材料。
[0003]為了克服上述問題，本發(fā)明采用有機(jī)物輔助噴霧干燥法制備了新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14，通過優(yōu)化工藝等手段，提高生產(chǎn)效率，向工業(yè)化推廣。Li2MnS14中的Mn元素還具有價格低廉、環(huán)境友好的優(yōu)點，因此Li2MnS14是最有前途的硅酸系正極材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，發(fā)明一種新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14的制備工藝。其技術(shù)方案是一種新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14的制備工藝，其特征是:以乙酸錳為錳源，硝酸鋰為鋰源，白炭黑(Cabosil HL-380型號二氧化硅氣溶膠，?14 nm)為硅源，采用有機(jī)物輔助噴霧干燥法制備了新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14,制備的Li2MnS14性能要明顯優(yōu)于通常采用高溫固相法制備的Li2MnSi04。
[0005]具體工藝:稱取0.100 mo I C4H6MnO4.4Η20、0.200 mo I LiNO3 和 25.0 g 葡萄糖溶于100 mL去離子水中形成前驅(qū)體溶液；往前驅(qū)體溶液中加入6.00 g (0.100 mol)白炭黑攪拌并超聲使白炭黑均勻分散于前驅(qū)體溶液中得到膠水狀的前驅(qū)體溶膠。
[0006]焙燒工藝:將上得到的前驅(qū)體溶膠通過噴霧干燥器進(jìn)行噴霧干燥得到前軀體粉末，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為240°C，進(jìn)料速度為7 mL/min，將得到的粉末樣品在高純N2氣氛保護(hù)下以10°C/min的速度升溫到700°C保溫10 h得到Li2MnSi04/C樣品。
[0007]本發(fā)明的特點是=Li2MnS14由于含有的活性鋰較LiFePO4材料多I倍，理論比容量高達(dá)333 mAh/g。Mn存在高的氧化態(tài)，即若從Li2MnS14中脫嵌的鋰離子超過I個，那么Mn3+(對應(yīng)的化合物為Li2MnS14)就能進(jìn)一步氧化為Mn4+并最終生成全脫鋰態(tài)的MnS14有可能達(dá)到333 mAh/g的比容量；Li2MnSi04中的Mn元素還具有價格低廉、環(huán)境友好的優(yōu)點。因此Li2MnS14具有理論比容量更高、原料來源更豐富、材料更加環(huán)境友好等優(yōu)越特，最有前途的硅酸系正極材料。與采用普通高溫固相法制備的Li2MnSi04/C樣品比較，噴霧干燥法制備的樣品的比容量要比前者高出40%，且循環(huán)穩(wěn)定性也明顯優(yōu)于前者。在實踐上，噴霧干燥法制備的球形材料在調(diào)漿和涂布上也有明顯優(yōu)勢。采用有機(jī)物輔助噴霧干燥法制備了新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14，具有廣闊市場前景。
【具體實施方式】
[0008]一種新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14的制備工藝，其特征是:以乙酸錳為錳源，硝酸鋰為鋰源，白炭黑(Cabosil HL-380型號二氧化硅氣溶膠廣14 nm)為硅源，采用有機(jī)物輔助噴霧干燥法制備了新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14，制備的Li2MnS14性能要明顯優(yōu)于通常采用高溫固相法制備的Li2MnSi04。
[0009]具體工藝:稱取0.100 mol C4H6MnO4.4Η20、0.200 mol LiNO3 和 25.0 g 葡萄糖溶于100 mL去離子水中形成前驅(qū)體溶液；往前驅(qū)體溶液中加入6.00 g (0.100 mol)白炭黑攪拌并超聲使白炭黑均勻分散于前驅(qū)體溶液中得到膠水狀的前驅(qū)體溶膠。
[0010]焙燒工藝:將上得到的前驅(qū)體溶膠通過噴霧干燥器進(jìn)行噴霧干燥得到前軀體粉末，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為240°c，進(jìn)料速度為7 mL/min，將得到的粉末樣品在高純N2氣氛保護(hù)下以10°C/min的速度升溫到700°C保溫10 h得到Li2MnSi04/C樣品。
【主權(quán)項】
1.一種新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14的制備工藝，其特征是:以乙酸錳為錳源，硝酸鋰為鋰源，白炭黑(Cabosil HL-380型號二氧化硅氣溶膠，?14 nm)為硅源，采用有機(jī)物輔助噴霧干燥法制備了新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14,制備的Li2MnS14性能要明顯優(yōu)于通常采用高溫固相法制備的Li2MnSi04。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14的制備工藝，其特征是:具體工藝:稱取0.100 mo I C4H6MnO4.4Η20、0.200 mo I LiNO3和25.0 g葡萄糖溶于100 mL去離子水中形成前驅(qū)體溶液；往前驅(qū)體溶液中加入6.00 g (0.100 mol)白炭黑攪拌并超聲使白炭黑均勻分散于前驅(qū)體溶液中得到膠水狀的前驅(qū)體溶膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型聚陰離子型正極材料Li2MnS14的制備工藝，其特征是:焙燒工藝:將上得到的前驅(qū)體溶膠通過噴霧干燥器進(jìn)行噴霧干燥得到前軀體粉末，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為240°C，進(jìn)料速度為7 mL/min，將得到的粉末樣品在高純N2氣氛保護(hù)下以10°C/min的速度升溫到700°C保溫10 h得到Li2MnSi04/C樣品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了是一種新型聚陰離子型正極材料Li2MnSiO4的制備工藝。其技術(shù)方案是：以乙酸錳為錳源，硝酸鋰為鋰源，白炭黑（CabosilHL-380型號二氧化硅氣溶膠，~14nm）為硅源，采用有機(jī)物輔助噴霧干燥法制備了新型聚陰離子型正極材料Li2MnSiO4，制備的Li2MnSiO4性能要明顯優(yōu)于通常采用高溫固相法制備的Li2MnSiO4。本發(fā)明的特點是：Li2MnSiO4具有理論比容量更高、原料來源更豐富、材料更加環(huán)境友好等優(yōu)越特，最有前途的硅酸系正極材料。
【IPC分類】C01B33-20, H01M4-58
【公開號】CN104692402
【申請?zhí)枴緾N201310657626
【發(fā)明人】馬文超
【申請人】青島平度市舊店金礦
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月9日