專利名稱：采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法，屬于能源新材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
正極材料是鋰離子二次電池的重要組成部分，目前主要有LiCo02、LiNiO2, LiMn2O4 等。LiCoO2毒性大，價(jià)格昂貴，存在一定安全問(wèn)題；LiNiO2成本低，容量較高，但是制備困難， 熱穩(wěn)定性和材料的重現(xiàn)性差，也存在較為嚴(yán)重的安全問(wèn)題；尖晶石LiMn2O4成本低，安全性能好，但是容量低，循環(huán)性能尤其是高溫循環(huán)性能差。因此，發(fā)展性能優(yōu)良的正極材料就成為目前鋰離子電池材料研究的熱門領(lǐng)域之一。近年來(lái)，磷酸鹽作為可能的鋰離子電池正極材料，是由于它們具有較低毒性、較低成本、較好的化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。橄欖石結(jié)構(gòu)中的氧離子與P5+和PO43-四面體多陰離子形成強(qiáng)共價(jià)鍵以穩(wěn)定三維構(gòu)架。在各類過(guò)渡金屬磷酸鹽正極材料中，LiMnPO4提供相對(duì)于 LiVLi的4. IV的氧化還原電勢(shì)，有望成為下一代的鋰離子電池正極材料。但是，磷酸錳鋰受困于低的本征電子和離子傳導(dǎo)性，因而放電速率慢，電化學(xué)性能在高電流密度下特別差， 主要是由于晶粒內(nèi)緩慢的鋰擴(kuò)散及低本征電子傳導(dǎo)性的緣故。因此，為了改善其性能，采取的途徑有一是通過(guò)陽(yáng)離子摻雜增加本征電子傳導(dǎo)性；另外是將橄欖石材料的粒度最小化，從而縮短陰極材料中鋰離子的擴(kuò)散路徑長(zhǎng)度，增大與導(dǎo)電添加劑如碳的接觸面積。目前合成LiMnPO4的方法主要有高溫固相反應(yīng)法、液相共沉淀法、水熱法等。其中高溫固相反應(yīng)法的使用最為廣泛，國(guó)內(nèi)王志興研究小組對(duì)此進(jìn)行了多年研究，其典型合成過(guò)程為按組成LiMnPO4的化學(xué)計(jì)量比取Li2C03、Mn⑶3、NH4H2PO4,并與適量的炭黑球磨混合， 然后再惰性氣氛中煅燒得到產(chǎn)物，但是這種方法存在合成產(chǎn)品的純度低的問(wèn)題。Delacourt 等通過(guò)沉淀合成了 IOOnm直徑的LiMnPO4顆粒，其將可逆容量從1 μ m直徑顆粒時(shí)的僅 35mAh/g提高至在C/20的70mAh/g。^nemura等用小顆粒達(dá)到了在C/100的150mAh/g的放電容量。因此明顯的是，粒度在決定比容量和充電/放電速率方面是關(guān)鍵的，如能制備納米級(jí)LiMnPO4顆粒，將會(huì)大大提高其電化學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法，其目的在于合成高純度納米級(jí)的磷酸錳鋰，從而提高其電化學(xué)性能。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/ 碳的方法的步驟如下(1)前驅(qū)體制備將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和絡(luò)合劑化合物以摩爾比為1.025 :1:1: 0-2，溶于溶劑或分散到溶劑中得到混合材料，采用濃硝酸或者濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH值為0. 5-3. 7，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；
(2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；(3)焙燒處理將步驟(2)得到的前驅(qū)體放入管式爐中以1-10°C /min的升溫速度升溫，經(jīng)250-400°C預(yù)處理2-6h，并于500-700°C惰性氣氛下，煅燒l_12h，自然降溫至室溫， 得到碳包覆的粒度為50 150nm的磷酸錳鋰。所述鋰源化合物選自碳酸鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、磷酸鋰、
磷酸氫二鋰、磷酸二氫鋰或草酸鋰。所述錳源化合物選自碳酸錳、檸檬酸錳、乙酸錳、二氧化錳、二氧化錳或氫氧化錳。所述磷源化合物選自磷酸、磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、五氧化二磷、磷酸氫二鋰或磷酸二氫鋰。所述絡(luò)合劑化合物選自蘋果酸、乳酸、檸檬酸、草酸、抗壞血酸、苯甲酸、丙二酸、乙酸、水楊酸、酒石酸或它們的混合物。所述溶劑選自水、乙醇、丙酮、水-乙醇溶液、乙二醇或聚乙二醇中的一種。所述惰性氣氛選用氮?dú)?、氮?dú)馀c氫氣、氬氣與氫氣或氮?dú)馀c氬氣混合氣體中的一種，其中氬氣與氫氣混合氣中，氫氣的體積含量為2 10%。本發(fā)明的有益效果是這種采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法，將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和絡(luò)合劑化合物以摩爾比為 1.025 1 1 0-2，溶于溶劑或分散到溶劑中得到混合材料，采用濃硝酸或者濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH值為0. 5-3. 7，將溶液在水浴鍋中蒸干，得干凝膠，再經(jīng)干燥和焙燒處理，得到碳包覆的粒度為50 150nm的磷酸錳鋰。由于采用干凝膠制備及控制燒結(jié)條件，合成了高純度的磷酸錳鋰材料，其能量密度高、電化學(xué)性能優(yōu)良、且穩(wěn)定性能好。該制備方法采用干凝膠伴隨后續(xù)熱處理，有效控制了磷酸錳鋰的粒徑和化學(xué)組成，可合成納米級(jí)磷酸錳鋰材料。 通過(guò)控制熱處理的溫度和時(shí)間，產(chǎn)品結(jié)晶性能好，顆粒平均粒徑為50 150nm，粒徑小且分布均勻。制備的活性物質(zhì)外部包覆碳材料，提高了磷酸錳鋰的電子導(dǎo)電性，并有效阻止了顆粒的長(zhǎng)大和團(tuán)聚。該方法合成的磷酸錳鋰材料具有4V左右放電平臺(tái)，25°C、0. 02C首次放電容量為118. ImAh/g,同時(shí)具有較好循環(huán)性能。


圖1是實(shí)施例1制備的磷酸錳鋰X-射線衍射圖譜。圖2是實(shí)施例1制備的磷酸錳鋰掃描電鏡圖。圖3是實(shí)施例1制備的磷酸錳鋰在0. 02C倍率下，2. 0-4. 5V充放電曲線圖。圖4是實(shí)施例1制備的磷酸錳鋰在0. 02C倍率下，2. 0-4. 5V的放電容量循環(huán)性能圖。圖5是實(shí)施例1制備的磷酸錳鋰在0. 05C-1C倍率下，2. 0-4. 5V的放電倍率性能圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1檸檬酸錳的制備以氯化錳和檸檬酸為原料，將9. 9g氯化錳和21g檸檬酸溶解在去離子水中，通過(guò)氨水來(lái)調(diào)節(jié)溶液的PH值到2. 7，在60°C水浴中磁力攪拌。攪拌30min左右，出現(xiàn)白色沉淀， 繼續(xù)攪拌反應(yīng)證，直到溶液完全沉淀，超聲波處理30min，抽濾，得到檸檬酸錳化合物。1)前驅(qū)體制備將 0. 78g Li2C03、5. 26gMn(Hct)2、2. 3gH3P04、 4. 2gH(ct)2(Li Mn P :絡(luò)合劑=1. 025 :1:1: 1)溶解在100ml去離子水中，攪拌 10分鐘，測(cè)試pH值為3. 2，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；3)焙燒處理取一定量上述過(guò)程粉碎后的混合物放在陶瓷方舟中，在Ar-H2 (其中 H2的體積分?jǐn)?shù)為10% )下采用程序升溫的方式，首先以2°C /min的速率將混合物升溫至 350°C保持證，然后再以5°C /min速率加熱至550°C保持池，于爐自然冷卻至室溫，在此過(guò)程中管式爐中持續(xù)通入氬氫氣體，得到碳包覆的磷酸錳鋰。電化學(xué)性能測(cè)試通過(guò)紐扣式電池進(jìn)行，用于電性能測(cè)試的紐扣式模擬電池的正極由實(shí)施例制得的材料樣品、導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比75 20 5的比例，以 N-甲基吡咯烷酮NMP作溶劑混合均勻后涂于Al箔上，110°C干燥池后，在微粒壓片機(jī)上以 15MI^壓力壓片，模擬電池組裝在氬氣保護(hù)的手套箱中進(jìn)行，負(fù)極為金屬鋰片。充放電過(guò)程為以0. 02C倍率進(jìn)行充放電測(cè)試，充放電壓為2. 0-4. 5V，測(cè)試首次容量、首次庫(kù)倫效率及循環(huán)20周后的容量保持率。實(shí)施例1制得的成品材料的X-射線衍射圖如圖1所示，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)圖譜卡片對(duì)比分析知，制備的材料為單一的橄欖石型LiMnPO4,并且具有很好的結(jié)晶度，純度較高。圖2為所制備的橄欖石型LiMnP04/C的SEM圖，顆粒大小在50-150nm，制備的樣品有一定的團(tuán)聚現(xiàn)象，但團(tuán)聚顆粒分散均勻，納米級(jí)顆粒有利于鋰離子的擴(kuò)散。圖3是LiMnP04/C復(fù)合材料在0. 02C倍率下的首次放電曲線，在4V具有明顯的放電平臺(tái)，平臺(tái)容量為60mAh/g，首次放電容量為118. ImAh/g。圖4是LiMnP04/C復(fù)合材料在0. 02C倍率下的循環(huán)性能圖，前5圈會(huì)出現(xiàn)明顯的衰減，原因在于低倍率下充放電容量雖然較大，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)變化，低倍率下會(huì)有比較嚴(yán)重的容量損失發(fā)生。第6圈后衰減較小，容量趨于穩(wěn)定。20次循環(huán)后，放電容量仍有103. 3mAh/g，容量保持率為88%。圖5是LiMnP04/C復(fù)合材料在不同倍率下的放電倍率性能圖，不同倍率下容量會(huì)隨著倍率的增大而減小，0. 05C放電容量為102. 7mAh/g,0. 5C放電容量為65mAh/g，lC放電容量為 50. 3mAh/go實(shí)施例21)前驅(qū)體制備將 0. 78g Li2C03、5. 26gMn(Hct)2、2. 3gH3P04、 4. 2gH(ct)2(Li Mn P :絡(luò)合劑=1. 025 :1:1: 1)溶解在100ml去離子水中，攪拌 10分鐘，測(cè)試pH值為3. 2，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；
2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；3)焙燒處理取一定量上述過(guò)程粉碎后的混合物放在陶瓷方舟中，在Ar-H2 (其中 H2的體積分?jǐn)?shù)為10% )下采用程序升溫的方式，首先以2°C /min的速率將混合物升溫至 350°C保持證，然后再以5°C /min速率加熱至600°C保持3h，于爐自然冷卻至室溫，在此過(guò)程中管式爐中持續(xù)通入氬氫氣體，得到碳包覆的磷酸錳鋰。以本實(shí)施例制備得到的LiMnP04/C經(jīng)物理性能測(cè)試和電化學(xué)性能測(cè)試。合成的材料由粒徑較小的一次顆粒組成，顆粒大小為300-400nm，顆粒相對(duì)較大，其與金屬鋰片做負(fù)極和對(duì)電極組裝成模擬電池，以0. 02C倍率充放電測(cè)試，充放電壓為2. 0-4. 5V時(shí)，首次放電容量為100. ImAh/g，首次庫(kù)倫效率為83. 4%，循環(huán)20圈后容量保持率為89. 7%。實(shí)施例31)前驅(qū)體制備將 0. 78g Li2C03、5. 26gMn(Hct)2、2. 3gH3P04、 4. 2gH(ct)2(Li Mn P :絡(luò)合劑=1. 025 :1:1: 1)溶解在100ml去離子水中，攪拌 10分鐘，測(cè)試pH值為3. 2，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；3)焙燒處理取一定量上述過(guò)程粉碎后的混合物放在陶瓷方舟中，在Ar-H2 (其中 H2的體積分?jǐn)?shù)為10% )下采用程序升溫的方式，首先以2°C /min的速率將混合物升溫至 350°C保持證，然后再以5°C /min速率加熱至500°C保持池，于爐自然冷卻至室溫，在此過(guò)程中管式爐中持續(xù)通入氬氫氣體，得到碳包覆的磷酸錳鋰。以本實(shí)施例制備得到的LiMnP04/C經(jīng)物理性能測(cè)試和電化學(xué)性能測(cè)試。合成的材料由粒徑較小的一次顆粒組成，顆粒大小為100-300nm，顆粒較大，有團(tuán)聚現(xiàn)象，其與金屬鋰片做負(fù)極和對(duì)電極組裝成模擬電池，以0. 02C倍率充放電測(cè)試，充放電壓為2. 0-4. 5V時(shí)，首次放電容量為54. ImAh/g，首次庫(kù)倫效率為71. 4%，循環(huán)20圈后容量保持率為94. 3%。實(shí)施例41)前驅(qū)體制備將 0. 78g Li2C03、5. 26gMn(Hct)2、2. 3gH3P04、 4. 2gH(ct)2(Li Mn P :絡(luò)合劑=1. 025 :1:1: 1)溶解在100ml去離子水中，采用濃硝酸或者濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH值為0. 5，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；3)焙燒處理取一定量上述過(guò)程粉碎后的混合物放在陶瓷方舟中，在Ar-H2 (其中 H2的體積分?jǐn)?shù)為10% )下采用程序升溫的方式，首先以2°C /min的速率將混合物升溫至 350°C保持證，然后再以5°C /min速率加熱至550°C保持池，于爐自然冷卻至室溫，在此過(guò)程中管式爐中持續(xù)通入氬氫氣體，得到碳包覆的磷酸錳鋰。以本實(shí)施例制備得到的LiMnP04/C經(jīng)物理性能測(cè)試和電化學(xué)性能測(cè)試。合成的材料由粒徑較小的一次顆粒組成，顆粒大小為100-300nm，顆粒相對(duì)較大，其與金屬鋰片做負(fù)極和對(duì)電極組裝成模擬電池，以0. 02C倍率充放電測(cè)試，充放電壓為2. 0-4. 5V時(shí)，首次放電容量為79. OmAh/g，首次庫(kù)倫效率為79. 8%，循環(huán)20圈后容量保持率為102. 4%。實(shí)施例51)前驅(qū)體制備將 0. 78g Li2C03、5. 26gMn(Hct)2、2. 3gH3P04、 4. 2gH(ct)2(Li Mn P :絡(luò)合劑=1. 025 :1:1: 1)溶解在IOOml去離子水中，采用濃硝酸或者濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH值為3. 7，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；3)焙燒處理取一定量上述過(guò)程粉碎后的混合物放在陶瓷方舟中，在Ar-H2 (其中 H2的體積分?jǐn)?shù)為10% )下采用程序升溫的方式，首先以2°C /min的速率將混合物升溫至 350°C保持證，然后再以5°C /min速率加熱至550°C保持3h，于爐自然冷卻至室溫，在此過(guò)程中管式爐中持續(xù)通入氬氫氣體，得到碳包覆的磷酸錳鋰。以本實(shí)施例制備得到的LiMnP04/C經(jīng)物理性能測(cè)試和電化學(xué)性能測(cè)試。合成的材料由粒徑較小的一次顆粒組成，顆粒大小為40-130nm，顆粒相對(duì)較小，有較嚴(yán)重團(tuán)聚現(xiàn)象， 并團(tuán)聚成大塊顆粒，其與金屬鋰片做負(fù)極和對(duì)電極組裝成模擬電池，以0. 02C倍率充放電測(cè)試，充放電壓為2. 0-4. 5V時(shí)，首次放電容量為65. 7mAh/g，首次庫(kù)倫效率為81. 3%，循環(huán) 20圈后容量保持率為106. 5%。實(shí)施例61)前驅(qū)體制備將 0. 78g Li2C03、5. 26gMn(Hct)2、2. 3gH3P04、 2. lgH(ct)2(Li Mn P :絡(luò)合劑=1. 025 :1:1: 0)溶解在100ml去離子水中，攪拌 10分鐘，測(cè)試PH值為3. 0，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；3)焙燒處理取一定量上述過(guò)程粉碎后的混合物放在陶瓷方舟中，在Ar-H2 (其中 H2的體積分?jǐn)?shù)為10% )下采用程序升溫的方式，首先以2°C /min的速率將混合物升溫至 350°C保持證，然后再以5°C /min速率加熱至550°C保持池，于爐自然冷卻至室溫，在此過(guò)程中管式爐中持續(xù)通入氬氫氣體，得到碳包覆的磷酸錳鋰。以本實(shí)施例制備得到的LiMnP04/C經(jīng)物理性能測(cè)試和電化學(xué)性能測(cè)試。合成的材料由粒徑較小的一次顆粒組成，顆粒大小為400-600nm，顆粒相對(duì)較大，其與金屬鋰片做負(fù)極和對(duì)電極組裝成模擬電池，以0. 02C倍率充放電測(cè)試，充放電壓為2. 0-4. 5V時(shí)，首次放電容量為57. 7mAh/g，首次庫(kù)倫效率為71. 6%，循環(huán)20圈后容量保持率為88%。實(shí)施例71)前驅(qū)體制備將 0. 78g Li2C03、5. 26gMn(Hct)2、2. 3gH3P04、 8. 4gH(ct)2(Li Mn P :絡(luò)合劑=1. 025 :1:1: 2)溶解在100ml去離子水中，攪拌 10分鐘，測(cè)試pH值為3. 0，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；
3)焙燒處理取一定量上述過(guò)程粉碎后的混合物放在陶瓷方舟中，在Ar-H2 (其中 H2的體積分?jǐn)?shù)為10% )下采用程序升溫的方式，首先以2°C /min的速率將混合物升溫至 350°C保持證，然后再以5°C /min速率加熱至550°C保持池，于爐自然冷卻至室溫，在此過(guò)程中管式爐中持續(xù)通入氬氫氣體，得到碳包覆的磷酸錳鋰。以本實(shí)施例制備得到的LiMnP04/C經(jīng)物理性能測(cè)試和電化學(xué)性能測(cè)試。合成的材料由粒徑較小的一次顆粒組成，顆粒大小為30-120nm，有明顯團(tuán)聚現(xiàn)，其與金屬鋰片做負(fù)極和對(duì)電極組裝成模擬電池，以0. 02C倍率充放電測(cè)試，充放電壓2. 0-4. 5V時(shí)，首次放電容量為74. 8mAh/g，首次庫(kù)倫效率為75. 3%，循環(huán)20圈后容量保持率為99. 6%。由上述實(shí)施例1-7可見(jiàn)，本發(fā)明成功合成了高純度的磷酸錳鋰正極材料材料，具有4V的放電平臺(tái)，平臺(tái)較長(zhǎng)，且所制備的正極材料具有較高的放電容量，可達(dá)118. ImAh/g, 20次循環(huán)，容量保持率為88%，循環(huán)性能較好。總之，通過(guò)條件的優(yōu)化，顯著提高了材料的電化學(xué)性能，對(duì)鋰離子電池正極材料磷酸錳鋰的合成研究，具有極大的幫助作用。
權(quán)利要求
1.一種采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法，其特征在于該方法的步驟如下(1)前驅(qū)體制備將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和絡(luò)合劑化合物以摩爾比為 1.025 1 1 0-2，溶于溶劑或分散到溶劑中得到混合材料，采用濃硝酸或者濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH值為0. 5-3. 7，經(jīng)磁力攪拌一段時(shí)間得到溶膠溶液，待溶膠溶液澄清后，將其放置在60°C水浴鍋中蒸干，直至得到干凝膠；(2)干燥處理將得到的干凝膠于120°C下干燥，得到干燥的固體，取出經(jīng)研磨粉碎得到前驅(qū)體粉末；(3)焙燒處理將步驟(2)得到的前驅(qū)體放入管式爐中以1-10°C/min的升溫速度升溫，經(jīng)250-40(TC預(yù)處理2-6h，并于500-70(TC惰性氣氛下，煅燒l_12h，自然降溫至室溫，得到碳包覆的粒度為50 150nm的磷酸錳鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法， 其特征在于所述鋰源化合物選自碳酸鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、磷酸鋰、磷酸氫二鋰、磷酸二氫鋰或草酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法， 其特征在于所述錳源化合物選自碳酸錳、檸檬酸錳、乙酸錳、二氧化錳、二氧化錳或氫氧化猛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法， 其特征在于所述磷源化合物選自磷酸、磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、五氧化二磷、磷酸氫二鋰或磷酸二氫鋰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法， 其特征在于所述絡(luò)合劑化合物選自蘋果酸、乳酸、檸檬酸、草酸、抗壞血酸、苯甲酸、丙二酸、乙酸、水楊酸、酒石酸或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法， 其特征在于所述溶劑選自水、乙醇、丙酮、水-乙醇溶液、乙二醇或聚乙二醇中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法， 其特征在于所述惰性氣氛選用氮?dú)?、氮?dú)馀c氫氣、氬氣與氫氣或氮?dú)馀c氬氣混合氣體中的一種，其中氬氣與氫氣混合氣中，氫氣的體積含量為2 10%。
全文摘要
一種采用溶膠-凝膠制備鋰離子電池材料磷酸錳鋰/碳的方法，屬于能源新材料技術(shù)領(lǐng)域。該制備方法將鋰源化合物、錳源化合物、磷源化合物和絡(luò)合劑化合物以摩爾比為1.025∶1∶1∶0-2，溶于溶劑或分散到溶劑中得到混合材料，采用濃硝酸或者濃氨水調(diào)節(jié)溶液pH值為0.5-3.7，制得溶膠液。將溶膠液在水浴鍋中蒸干，得干凝膠，再經(jīng)干燥和焙燒處理，得到碳包覆的粒度為50～150nm的磷酸錳鋰。通過(guò)該方法合成的材料具有納米級(jí)尺寸、且分散均勻，磷酸錳鋰基體外包覆碳材料，有效阻止了顆粒的團(tuán)聚，同時(shí)提高了顆粒的電子導(dǎo)電性。電化學(xué)測(cè)試表明電極在4V左右具有明顯的放電平臺(tái)，放電容量高，循環(huán)穩(wěn)定性能好。
文檔編號(hào)H01M4/1397GK102280621SQ201110187299
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者劉學(xué)武, 劉貴昌, 李新, 楊新 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)