專利名稱：錳酸鋰材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池材料領(lǐng)域，特別是涉及ー種錳酸鋰材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
尖晶石錳酸鋰具有資源豐富、成本低廉、對環(huán)境友好的優(yōu)點，尤其是因其三維脫嵌鋰隧道能夠承受大電流充放電，被公認為是鋰離子電池最具發(fā)展前途的正極材料之一，在大容量動カ鋰離子電池中應用廣泛。然而，由于錳酸鋰中錳極易發(fā)生Jahn-Teller效應及錳溶于電解液中，使得錳酸鋰在鋰離子電池充放電循環(huán)過程中的晶格結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可逆性較差，導致鋰離子電池的容量衰減嚴重，高溫儲存和循環(huán)容量衰減更為嚴重，使得鋰離子電池的循環(huán)性能較差，所以一直以來商品化受到嚴重限制。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種能夠提高鋰離子電池循環(huán)性能的錳酸鋰材料及其制備方法。ー種錳酸鋰材料，包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，所述多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。在其中一個實施例中，每ー個微孔的孔徑為5納米 50納米。在其中一個實施例中，所述微球的粒徑為500納米飛微米。ー種錳酸鋰材料的制備方法，包括如下步驟將濃度為0. lmol/L^5mol/L錳鹽的水溶液和濃度為0. lmol/L^5mol/L的碳酸鹽的水溶液混合，攪拌反應I分鐘 120分鐘，分離、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳；將所述球形碳酸錳分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加濃度為0. Imol/L飛mol/L的氧化劑，攪拌5分鐘 5小時后滴加稀酸，反應5分鐘 5小時，分離、洗滌、干燥后得到球形ニ氧化錳；將所述球形ニ氧化錳于300°C飛00°C下進行熱處理I小時 20小時；將經(jīng)過熱處理的球形ニ氧化錳與鋰鹽混合得到混合物，將所述混合物于5000C、00°C下煅燒I小時 20小時得到錳酸鋰材料，所述錳酸鋰材料包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，所述多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。在其中一個實施例中，所述錳鹽為醋酸錳、硝酸錳、硫酸錳或氯化錳。在其中一個實施例中，所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨或碳酸氫銨。在其中一個實施例中，所述錳鹽與碳酸鹽的摩爾比為0. 1"5:10在其中一個實施例中，所述稀酸為濃度為0. rimol/L的鹽酸、硝酸或硫酸。在其中一個實施例中，所述氧化劑為溴酸鉀、過硫酸銨、高錳酸鉀或重鉻酸鉀的水溶液。在其中一個實施例中，所述氧化劑與球形碳酸錳的摩爾比為0. 2 5:1。在其中一個實施例中，所述鋰鹽為氫氧化鋰、醋酸鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰或氟化鋰。在其中一個實施例中，所述鋰鹽中的鋰與所述球形ニ氧化錳中的錳的摩爾比為0. 45、. 55:1。在其中一個實施例中，將所述混合物于50(T90(TC下煅燒之前還包括向所述混合物加入こ醇并研磨均勻的步驟。
在其中一個實施例中，將所述球形ニ氧化錳于300°C飛00°C下進行熱處理I小吋 20小時的步驟是以1°C /mirTl(TC /min的升溫速率將所述球形ニ氧化錳升溫至300°C飛00°C，然后于300°C飛00°C下進行熱處理I小時 20小時；將所述混合物于5000C、00°C下煅燒I小時 20小時得到錳酸鋰材料的步驟是以1°C /mirTKTC /min的升溫速率將所述混合物升溫至500°C、00°C，然后于500°C、00°C下煅燒I小時 20小時。上述錳酸鋰材料包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。將該錳酸鋰材料應用于鋰離子電池中，由于這種結(jié)構(gòu)的錳酸鋰材料能夠縮短離子的擴散路徑，并且具有較大的比表面積，増大了其與電解液的接觸面積，能夠緩解鋰離子電池在充放電過程中的容量衰減，從而能夠提高鋰離子電池的循環(huán)性能。


圖I為ー實施方式的錳酸鋰材料的制備方法流程圖；圖2為實施例I制備的錳酸鋰材料的X射線衍射分析(XRD)圖；圖3為實施例I制備的錳酸鋰材料的掃描電鏡圖；圖4為實施例I制備的錳酸鋰材料的高倍掃描電鏡圖；圖5為采用實施例4制備的錳酸鋰材料的鋰離子電池的倍率性能圖；圖6為采用實施例4制備的錳酸鋰材料的鋰離子電池在IC充放電和IC充電、IOC放電的循環(huán)性能圖；圖7為采用實施例4制備的錳酸鋰材料的鋰離子電池IC充電、IOC放電的循環(huán)性能圖。
具體實施例方式以下通過具體實施方式
和附圖對上述錳酸鋰材料及其制備方法進ー步闡述。ー實施方式的錳酸鋰材料，該錳酸鋰材料包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。微球的粒徑為500納米 5微米。多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔使得該錳酸鋰材料具有較大的比表面積，將該錳酸鋰材料應用于鋰離子電池時，錳酸鋰材料與電解液的接觸面積較大。每ー個微孔的孔徑優(yōu)選為5納米 50納米。將該錳酸鋰材料應用于鋰離子電池中，由于這種結(jié)構(gòu)的錳酸鋰材料能夠縮短離子的擴散路徑，并且具有較大的比表面積，増大了其與電解液的接觸面積，能夠緩解鋰離子電池在充放電過程中的容量衰減，從而能夠提高鋰離子電池的循環(huán)性能。請參閱圖1，ー實施方式的錳酸鋰材料的制備方法，包括如下步驟步驟SllO :將濃度為0. lmol/L^5mol/L錳鹽的水溶液和濃度為0. lmol/L^5mol/L的碳酸鹽的水溶液混合，攪拌反應I分鐘 120分鐘，分離、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳。錳鹽為醋酸錳(C4H6MnO4 4H20)、硝酸錳(Mn (NO3) 2 4H20)、硫酸錳(MnSO4 H2O)或氯化猛(MnCl2X 碳酸鹽為碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、碳酸鉀(K2CO3)、碳酸氫鉀(KHCO3)、碳酸銨((NH4)2CO3)或碳酸氫銨(NH4HCO3X這幾種錳鹽和碳酸鹽均較廉價，且均為水溶性無機鹽，使得反應能夠在水中進行，環(huán)保、經(jīng)濟。以水為介質(zhì)，在攪拌下，錳鹽與碳酸鹽發(fā)生反應，生成球形碳酸錳。球形碳酸錳為淺黃色粉末。猛鹽的濃度為0. lmol/L 5mol/L,碳酸鹽的濃度為0. lmol/L 5mol/L,猛鹽和碳酸鹽的摩爾比優(yōu)選為0. f 5:1。通過控制反應物的濃度，使錳鹽和碳酸根反應生成形貌規(guī)則的球形碳酸錳沉淀。球形碳酸錳的粒徑為500納米飛微米。反應在常溫下進行，反應條件溫和，對設備要求低。反應I分鐘 120分鐘后，進行抽濾、洗滌、干燥得到純凈、干燥的球形碳酸錳。步驟S120 :將球形碳酸錳分散于水中得到分散液，向分散液中滴加濃度為0. lmol/L^5mol/L的氧化劑，攪拌5分鐘飛小時后滴加稀酸，反應5分鐘飛小時，分離、洗
滌、干燥后得到球形ニ氧化錳。氧化劑為溴酸鉀(KBr03)、過硫酸銨((NH4)2S2O8)、高錳酸鉀(KMnO4)或重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的水溶液。在氧化劑的作用下，反應5分鐘 5小時后，球形碳酸錳的表面被氧化生成球形ニ氧化錳。然后滴加稀酸，反應5分鐘飛小時后，得到球形ニ氧化錳。球形ニ氧化錳的粒徑為500納米飛微米。溴酸鉀(KBr03)、過硫酸銨((NH4)2S2O8X高錳酸鉀(KMnO4)或重鉻酸鉀(K2Cr2O7)與球形碳酸錳的摩爾比優(yōu)選為0. 2、 1，控制反應時間為5分鐘飛小吋。稀酸為濃度為0. lmol/L^lmol/L的鹽酸、硝酸或硫酸。鹽酸、硝酸和硫酸均為強酸，能夠快速溶解未被氧化的碳酸錳，提高制備效率。步驟S130 :將球形ニ氧化錳于300°C飛00°C下進行熱處理I小時 20小吋。將步驟S120得到的球形ニ氧化錳進行預燒處理，以1°C /mirTl(TC /min的升溫速率升溫至300°C 600°C，于300°C 600°C下進行熱處理I小時 20小時，以保證后續(xù)反應中嵌鋰量的準確，生成標準的尖晶石錳酸鋰。步驟S140 :將經(jīng)過熱處理的球形ニ氧化錳與鋰鹽混合得到混合物，將混合物于5000C、00°C下煅燒I小時 20小時得到錳酸鋰材料，錳酸鋰材料包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。鋰鹽為氫氧化鋰(LiOH)、醋酸鋰(CH3C00Li)、碳酸鋰(Li2CO3)、硝酸鋰(LiNO3)、氯化鋰(LiCl)或氟化鋰(LiF)。
鋰鹽中鋰與球形ニ氧化錳中錳的摩爾比為0. 45^0. 55:1。以1°C /min^lO °C /min的升溫速率將球形ニ氧化錳與鋰鹽的混合物升溫5000C、00°C煅燒I小時 20小時得到錳酸鋰材料。錳酸鋰材料包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。微球的粒徑為500納米飛微米。每ー個微孔的孔徑為5納米 50納米。煅燒過程涉及到物質(zhì)的分解、原子的遷移、晶粒的生成及長大等，煅燒過程的升溫速率、溫度和時間都會影響最終得到的材料的粒徑均一性。升溫速率優(yōu)選為1°C /mirTKTC /min,煅燒的溫度優(yōu)選為500°C、00°C，煅燒時間優(yōu)選為I小時 20小吋，以保證得到包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成錳酸鋰材料，多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。 優(yōu)選地，將球形ニ氧化錳與鋰鹽的混合物進行煅燒之前，還包括向該混合物加入こ醇并研磨均勻的步驟。加入こ醇作為分散劑，將球形ニ氧化錳與鋰鹽的混合物在分散劑中研磨，使球形ニ氧化錳與鋰鹽更好地混合，以在煅燒時球形ニ氧化錳與鋰鹽能夠充分接觸，反應形成粒徑分布均勻的錳酸鋰材料，井能改善錳酸鋰材料的電化學性能。上述錳酸鋰材料的制備方法エ藝簡單、產(chǎn)率高，成本低廉，能夠有效降低錳酸鋰材料的制備成本，利于エ業(yè)化生產(chǎn)，在鋰離子動カ電池中有廣泛的應用前景。以下為具體實施例。實施例I將25. Ig四水硝酸錳(Mn (NO3)2 4H20)溶于IOOOml水中得到濃度為0. lmol/L的硝酸錳的水溶液，將10. 6g碳酸鈉(Na2CO3)溶于IOOOml水中得到濃度為0. lmol/L的碳酸鈉的水溶液。在劇烈攪拌下將上述碳酸鈉的水溶液倒入硝酸錳的水溶液中，繼續(xù)攪拌5min后，抽濾、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳。將7. 938g過硫酸氨溶于333ml水中得到濃度為0. lmol/L的氧化劑,稱取制得的球形碳酸猛5. 75g(0. 05mol)分散于500ml水中，劇烈攪拌下滴加333ml氧化劑，攪拌5min，滴加摩爾濃度為0. 5mol/L鹽酸200ml，繼續(xù)攪拌115min，抽濾、洗滌、干燥后得到球形ニ氧化錳。將空心球形ニ氧化錳在空氣氣氛下在馬弗爐中以升溫速率為1°C /min升溫至300°C，于300°C熱處理5h。稱取氫氧化鋰0. 37764g(0. 0090mol)和經(jīng)過熱處理的球形ニ氧化錳I. 74g(0. 02mol)，混合后加入5mlこ醇研磨均勻，室溫下將溶劑揮發(fā)干，空氣氣氛下在馬弗爐中，以升溫速率為1°C /min升溫至700°C，于700°C煅燒20h后得到錳酸鋰材料。圖2為本實施例制備的錳酸鋰材料的X射線衍射分析(XRD)圖。由圖2可看出，本實施例制備得到的錳酸鋰材料在20°、40°和60°附近出現(xiàn)較強的衍射峰，與尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰(LiMn2O4)的標準XRD譜圖相符。并且，本實施例制備得到的錳酸鋰材料的純度較高，不存在其他雜質(zhì)。圖3為實施例I制備的錳酸鋰材料的掃描電鏡圖。從圖3可看出，本實施例制備得到的錳酸鋰材料包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰顆粒組成的微球。并且，實施例I制備的錳酸鋰材料的形貌規(guī)則、尺寸均一性好。圖4為實施例I制備的錳酸鋰材料的高倍掃描電鏡圖，即圖3中某個錳酸鋰微球的放大圖。從圖4可看出，微球由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成，錳酸鋰納米顆粒的粒徑為10納米 200納米，多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。每一個微孔的粒徑為5納米 50納米。實施例2將16. 9g硫酸錳(MnSO4 *H20)溶于IOOOml水中得到濃度為0. lmol/L的硫酸錳的水溶液，將138. 2碳酸鉀(K2CO3)溶于IOOOml水中得到濃度為lmol/L的碳酸鉀的水溶液。在劇烈攪拌下將上述碳酸鉀的水溶液倒入硫酸錳的水溶液中，繼續(xù)攪拌30min后，抽濾、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳。將158g高錳酸鉀(KMnO4)溶于IOOOml水中得到濃度為Imol/L的氧化劑，稱取制得的球形碳酸猛11. 5g(0. IOmol)分散于IOOOml水中，劇烈攪拌下滴加500ml氧化劑，攪拌0. 5h，滴加摩爾濃度為lmol/L硝酸100ml，繼續(xù)攪拌I. 5h，抽濾、洗滌、干燥后得到球形ニ氧化錳。將球形ニ氧化錳在空氣氣氛下馬弗爐中以升溫速率為10°c /min升溫至600°C，于600°C熱處理Ih0稱取醋酸鋰(CH3COOLi) 0. 6599g(0. Olmol)和經(jīng)過熱處理的空心球形ニ氧化錳I. 74g(0. 02mol)，混合后加入5mlこ醇研磨均勻，室溫下將溶 劑揮發(fā)干，空氣氣氛下在馬弗爐中以升溫速率為10°C /min升溫至750°C，于750°C煅燒15h后得到錳酸鋰材料。實施例3將629. 55g氯化錳(MnCl2)溶于IOOOml水中得到濃度為5mol/L的氯化錳的水溶液，將96碳酸銨((NH4)2CO3)溶于IOOOml水中得到濃度為lmol/L的碳酸銨的水溶液。在劇烈攪拌下將上述碳酸銨的水溶液倒入氯化錳的水溶液中，繼續(xù)攪拌60min后，抽濾、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳。將16. Ig溴酸鉀(KBrO3)溶于IOOOml水中得到濃度為0. Imol/L的氧化劑，稱取制得的球形碳酸猛5. 75g(0. 05mol)分散于500ml水中，劇烈攪拌下滴加IOOOml氧化劑,攪拌Ih,滴加摩爾濃度為0. 5mol/L硫酸100ml,繼續(xù)攪拌Ih,抽濾、洗漆、干燥后得到球形ニ氧化錳。將球形ニ氧化錳在空氣氣氛下馬弗爐中以升溫速率為5°C/min升溫至400°C，于400°C熱處理15h。稱取碳酸鋰(Li2CO3)O. 81279g(0. Ollmol)和經(jīng)過熱處理的空心球形ニ氧化錳I. 74g(0. 02mol)，混合后加入5mlこ醇研磨均勻，室溫下將溶劑揮發(fā)干，空氣氣氛下在馬弗爐中以升溫速率為5°C /min升溫至800°C，于800°C煅燒IOh后得到錳酸鋰材料。實施例4將25. Ig四水硝酸錳(Mn (NO3)2 4H20)溶于IOOOml水中得到濃度為0. lmol/L的硝酸錳的水溶液，將10. 6g碳酸鈉溶于1000ml水中得到濃度為0. lmol/L的碳酸鈉的水溶液。在劇烈攪拌下將碳酸鈉的水溶液倒入硝酸錳的水溶液中，繼續(xù)攪拌2h后，抽濾、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳。將7. 938g過硫酸氨溶于333ml水中得到濃度為0. lmol/L的氧化齊U，稱取制得的球形碳酸錳5. 75g(0. 05mol)分散于500ml水中，劇烈攪拌下滴加333ml氧化劑，攪拌115min,滴加摩爾濃度為0. 5mol/L鹽酸200ml,繼續(xù)攪拌5h,抽濾、洗漆、干燥后得到球形ニ氧化錳。將空心球形ニ氧化錳在空氣氣氛下馬弗爐中以升溫速率為8°C /min升溫至300°C，于300°C熱處理5h。稱取氫氧化鋰0. 4196g(0. Olmol)和經(jīng)過熱處理的球形ニ氧化錳I. 74g(0. 02mol)，混合后加入5mlこ醇研磨均勻，室溫下將溶劑揮發(fā)干，空氣氣氛下在馬弗爐中以升溫速率為8°C /min升溫至850°C，于850°C煅燒5h后得到錳酸鋰材料。將實施例4制備得到錳酸鋰材料作為鋰離子電池的正極活性材料，將該錳酸鋰材料、こ炔黑和聚偏氟こ烯按質(zhì)量比80:10:10配制成正極漿料，將正極漿料與粘結(jié)劑混合后涂覆于集流體鋁箔片上得到正極，以鋰片為負扱，將正極、負極、隔膜和電解液組裝得到鋰離子電池。電解液采用鋰離子電池用的常規(guī)電解液。對該鋰離子電池進行倍率性能測試，測試結(jié)果如圖5所示。0. IC充放電容量達到135mAh/g, IC倍率充放電容量高于120mAh/g，IOC倍率充放電容量高于110mAh/g，該鋰離子電池具有良好的倍率性能。對該鋰離子電池進行循環(huán)性能測試，測試結(jié)構(gòu)圖6和圖7所示。IC充放電、IC充電IOC放電50個循環(huán)后該鋰離子電池的容量保持率都高于98%，IC充電IOC放電1000個循環(huán)后該鋰離子電池的容量保持率高于90%，該鋰離子具有優(yōu)異的循環(huán)性能。實施例5將16. 9g硫酸錳(MnSO4 *H20)溶于500ml水中得到濃度為0. 2mol/L的硫酸錳的水 溶液，將4. 2g碳酸氫鈉溶于500ml水中得到濃度為0. lmol/L碳酸氫鈉的水溶液。在劇烈攪拌下將碳酸氫鈉的水溶液溶液倒入硫酸錳的水溶液中，繼續(xù)攪拌120min后，抽濾、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳。將7. 9g高錳酸鉀溶于333ml水中得到濃度為0. 15mol/L的氧化齊U，稱取制得的球形碳酸錳5. 75g(0. 05mol)分散于250ml水中，劇烈攪拌下滴加氧化劑，攪拌lh，滴加摩爾濃度為0. 5mol/L硝酸200ml，繼續(xù)攪拌4h，抽濾、洗滌、干燥，在空氣氣氛下馬弗爐中以升溫速率為6°C /min升溫至400°C，于400°C熱處理2h后，得到球形ニ氧化錳。稱取經(jīng)過熱處理的球形ニ氧化猛I. 74g(0. 02mol)和碳酸鋰0. 67g(0. Olmol),加入5mlこ醇研磨均勻，室溫下將溶劑揮發(fā)干，空氣氣氛下在馬弗爐中以升溫速率為8 V /min升溫至700°C，于700°C煅燒IOh后得到錳酸鋰材料。實施例6將48. 49g四水醋酸錳(Mn(NO3)2 4H20)溶于1500ml水中得到濃度為0. 13mol/L的硝酸錳的水溶液，將13. 819g碳酸鉀溶于750ml水中得到濃度為0. 134mol/L的碳酸鉀的水溶液。在劇烈攪拌下將碳酸鉀的水溶液倒入硝酸錳的水溶液中，繼續(xù)攪拌ISOmin后，抽濾、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳。將83. 5g溴酸鉀(KBrO3)溶于IOOOml水中得到濃度為0. 5mol/L的氧化劑,稱取制得的球形碳酸猛5. 75g(0. 05mol)分散于250ml水中，劇烈攪拌下滴加IOOml氧化劑，攪拌I. 5h，滴加摩爾濃度為0. 5mol/L硫酸100ml，繼續(xù)攪拌3. 5h，抽濾、洗滌、干燥，在空氣氣氛下馬弗爐中以升溫速率為4°C /min升溫至500°C，于500°C熱處理Ih后，得到球形ニ氧化錳。稱取經(jīng)過熱處理的球形ニ氧化錳1.74g(0.02mol)和醋酸鋰
0.6599g(0. Olmol)，加入5mlこ醇研磨均勻，室溫下將溶劑揮發(fā)干，在空氣氣氛下馬弗爐中以升溫速率為4°C /min升溫至750°C，于750°C煅燒5h后得到錳酸鋰材料。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種錳酸鋰材料，其特征在于，包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，所述多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錳酸鋰材料，其特征在于，每一個微孔的孔徑為5納米 50納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錳酸鋰材料，其特征在于，所述微球的粒徑為500納米飛微米。
4.一種錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 將濃度為O. lmol/Llmol/L錳鹽的水溶液和濃度為O. lmol/L^5mol/L的碳酸鹽的水溶液混合，攪拌反應I分鐘 120分鐘，分離、洗滌、干燥后得到球形碳酸錳； 將所述球形碳酸錳分散于水中得到分散液，向所述分散液中滴加濃度為O. Imol/·L飛mol/L的氧化劑，攪拌5分鐘 5小時后滴加稀酸，反應5分鐘 5小時，分離、洗滌、干燥后得到球形二氧化錳； 將所述球形二氧化錳于300°C飛00°C下進行熱處理I小時 20小時； 將經(jīng)過熱處理的球形二氧化錳與鋰鹽混合得到混合物，將所述混合物于500°C、00°C下煅燒I小時 20小時得到錳酸鋰材料，所述錳酸鋰材料包括由多個粒徑為10納米 200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，所述多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述錳鹽為醋酸錳、硝酸錳、硫酸錳或氯化錳。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨或碳酸氫銨。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述錳鹽與碳酸鹽的摩爾比為O. I 5: I。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述稀酸為濃度為O.lmol/L^lmol/L的鹽酸、硝酸或硫酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述氧化劑為溴酸鉀、過硫酸銨、高錳酸鉀或重鉻酸鉀的水溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述氧化劑與球形碳酸錳的摩爾比為O. 2 5: I。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽為氫氧化鋰、醋酸鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰或氟化鋰。
12.根據(jù)權(quán)利要求4或11所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽中的鋰與所述球形二氧化錳中的錳的摩爾比為O. 45、. 55: I。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，將所述混合物于50(T90(TC下煅燒之前還包括向所述混合物加入乙醇并研磨均勻的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳酸鋰材料的制備方法，其特征在于，將所述球形二氧化錳于300°C飛00°C下進行熱處理I小時 20小時的步驟是以1°C /mirTKTC /min的升溫速率將所述球形二氧化錳升溫至300°C ^600°C，然后于300°C飛00°C下進行熱處理I小時 20小時；將所述混合物于500°C、00°C下煅燒I小時 20小時得到錳酸鋰材料的步驟是以1°C /mirTKTC /min的升溫速率將所述混合物升溫至500°C、00°C，然后于500°C、00°C下煅燒1小時~20小時全文摘要
本發(fā)明提供一種錳酸鋰材料，該錳酸鋰材料包括由多個粒徑為10納米~200納米的錳酸鋰納米顆粒形成的微球，多個錳酸鋰納米顆粒之間形成有多個微孔。將該錳酸鋰材料應用于鋰離子電池中，由于這種結(jié)構(gòu)的錳酸鋰材料能夠縮短離子的擴散路徑，并且具有較大的比表面積，增大了其與電解液的接觸面積，能夠緩解鋰離子電池在充放電過程中的容量衰減，從而能夠提高鋰離子電池的循環(huán)性能。本發(fā)明還提供一種錳酸鋰材料的制備方法。
文檔編號H01M4/505GK102856543SQ20121034175
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者孫蓉, 朱朋莉, 褚相禮, 周鳳瑞 申請人:深圳先進技術(shù)研究院