专利名称：尖晶石结构LiCo的制作方法
技术领域：
本发明属于高能电池技术领域，特别是合成锂离子电池用的正极材料的技术领域。
背景技术：
锂离子电池具有比能量高、环境污染小等优点，广泛应用于手提电话、便携式电脑、摄相机等设备中。其正极材料的研究是锂离子电池的研究重点。目前市售的锂离子电池主要采用LiCoO2作正极材料，但由于Co资源缺乏和价格相对昂贵，而锰资源丰富，价格低廉且无毒环保，因此世界各国都在大力进行以尖晶石结构Li-Mn-O系材料为正极材料的锂离子电池的实用化研究。
Li-Mn-O系正极材料传统的制备方法是高温固相反应合成法，溶胶凝胶法，共沉淀法，柠檬酸络合法，微波合成法，熔盐浸渍法等。这些方法各有其局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简便、反应不需要溶剂、对环境无污染或污染较少、产率高、能耗低、适用范围广的Li-Mn-O系正极材料一尖晶石结构LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)锂离子电池正极材料的制备方法。本发明人在研究配合物反应过程中，发现固态反应物与固态有机酸易发生配位反应，从而形成分子级混合水平的配合物，该配合物进一步焙烧可得均一的尖晶石型LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)锂离子电池正极材料。本发明制备LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)的方法是将固态锂盐、固态钴盐、固态锰盐和固态有机酸按一定反应的物质的量之比混合，充分研磨即制得混合配合物前驱体。将该前驱体在一定温度下焙烧即得锂离子电池正极材料LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)。本发明的方法尤其适用于低热制备锂离子电池正极材料。本发明制备LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)为黑色粉末，该粉末呈类球形且有组成棒的趋势，粒径约10～50nm。材料电化学性能较好其中LiMnO4首次放电容量为124.4mAh/g；而LiCoxMn2-xO4首次充放电容量稍低，但其充放循环性能明显优于LiMnO4，若用所制备的纳米LiMnO4与常规粒子的LiMnO4以一定比例混合复配后，其首次放电容量可达122.9mAh/g，循环50次后，放电容量仅衰减6.8％(以C/3倍率放电)。
本发明的低热固相化学反应制备尖晶石型LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)的方法工艺简单、反应不需要溶剂、对环境无污染或污染较少、焙烧温度低、产率高、适用范围广。
图1为所制备的尖晶石型LiMnO4(a)和LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2(b)的透射电镜照片。图2为所制备的尖晶石型LiMnO4(a)和LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)(b)的首次放电曲线。图3为制备的纳米尖晶石型LiMnO4与常规粒子的LiMnO4混合复配后(复配比例为1∶9)的放电循环曲线。
具体实施例方式
(1)混合配合物前驱体的制备 按化学计量比准确称取锂盐、钴盐、锰盐与有机酸，分别在研钵中磨细，然后把这四种物质混合在一起，放入一个研钵中继续研磨1小时，于90℃的干燥箱中干燥6h即得混合配合物前驱体。
(2)尖晶石型LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)的制备 将上述前驱体在450℃或550℃下焙烧6小时，即制得尖晶石型LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)锂离子电池正极材料。
权利要求
1.一种低热固相化学反应制备尖晶石结构LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)锂离子电池正极材料的方法。制备LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)的特征是将固态的锂盐、钴盐、锰盐与固态有机酸以一定的物质的量之比混合，充分研磨即制得混合配合物前驱体。将该前驱体在一定温度下焙烧即制得锂离子电池正极材料LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)。
2.根据权利要求1所述的制备尖晶石结构LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)锂离子电池正极材料的方法，其特征在于全固相反应，不使用溶剂，焙烧温度低，所得材料为纳米级，材料电化学性能较好其中LiMnO4首次放电容量为124.4mAh/g；LiCo0.16Mn1.84O4首次放电容量为101.5mAh/g，而用所制备的纳米LiMnO4与常规粒子的LiMnO4混合复配后(复配比例为1∶9)，其首次放电容量为122.9mAh/g，循环50次后，放电容量仅衰减6.8％(以C/3倍率放电)。
3.据权利要求1所述的制备尖晶石结构LiCoxMn2-xO4(0≤X≤0.2)锂离子电池正极材料的方法，其特征在于固态锂盐为醋酸锂、碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂；固态钴盐为醋酸钴、碳酸钴、硝酸钴；固态锰盐为醋酸锰、碳酸锰、二氧化锰；固态有机酸为草酸、己二酸、乙二酸、柠檬酸，酒石酸。
全文摘要
本发明属于高能电池技术领域，特别是合成锂离子电池用的正极材料的技术领域。制备尖晶石结构LiCo
文档编号C01G1/02GK1805179SQ20051000695
公开日2006年7月19日 申请日期2005年1月13日 优先权日2005年1月13日
发明者贾殿赠, 黄玉代, 李娟 , 刘浪 申请人:新疆大学