一种新型聚阴离子型正极材料制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14的制备工艺。
【背景技术】
[0002]锂离子电池具有电池电压高、比容量大、能量密度高、无记忆效应、循环寿命长、环境友好等优点，是目前应用范围最广和最有可能大规模应用于电动汽车的二次电池。正极材料是锂离子电池的关键材料，其性能的好坏不仅直接影响电池的性能，而且对降低电池成本、实现电动汽车产业化具有十分重要的现实意义。虽然1^?#04具有诸多优点而备受关注，但是面临着以下问题的制约:1)材料的理论比容量偏小，理论比容量仅170 mAh/g ；2)材料受到国外专利的保护，难在国内大规模生产和应用。严重限制其的进一步发展。因此，开发其他正极材料也是一项非常有意义的工作。尤其是开发聚阴离子型正极材料这一被广大研究者看好的正极材料。
[0003]为了克服上述问题，本发明采用有机物辅助喷雾干燥法制备了新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14，通过优化工艺等手段，提高生产效率，向工业化推广。Li2MnS14中的Mn元素还具有价格低廉、环境友好的优点，因此Li2MnS14是最有前途的硅酸系正极材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14的制备工艺。其技术方案是一种新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14的制备工艺，其特征是:以乙酸锰为锰源，硝酸锂为锂源，白炭黑(Cabosil HL-380型号二氧化硅气溶胶，?14 nm)为硅源，采用有机物辅助喷雾干燥法制备了新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14,制备的Li2MnS14性能要明显优于通常采用高温固相法制备的Li2MnSi04。
[0005]具体工艺:称取0.100 mo I C4H6MnO4.4Η20、0.200 mo I LiNO3 和 25.0 g 葡萄糖溶于100 mL去离子水中形成前驱体溶液；往前驱体溶液中加入6.00 g (0.100 mol)白炭黑搅拌并超声使白炭黑均匀分散于前驱体溶液中得到胶水状的前驱体溶胶。
[0006]焙烧工艺:将上得到的前驱体溶胶通过喷雾干燥器进行喷雾干燥得到前躯体粉末，喷雾干燥器的进口温度为240°C，进料速度为7 mL/min，将得到的粉末样品在高纯N2气氛保护下以10°C/min的速度升温到700°C保温10 h得到Li2MnSi04/C样品。
[0007]本发明的特点是=Li2MnS14由于含有的活性锂较LiFePO4材料多I倍，理论比容量高达333 mAh/g。Mn存在高的氧化态，即若从Li2MnS14中脱嵌的锂离子超过I个，那么Mn3+(对应的化合物为Li2MnS14)就能进一步氧化为Mn4+并最终生成全脱锂态的MnS14有可能达到333 mAh/g的比容量；Li2MnSi04中的Mn元素还具有价格低廉、环境友好的优点。因此Li2MnS14具有理论比容量更高、原料来源更丰富、材料更加环境友好等优越特，最有前途的硅酸系正极材料。与采用普通高温固相法制备的Li2MnSi04/C样品比较，喷雾干燥法制备的样品的比容量要比前者高出40%，且循环稳定性也明显优于前者。在实践上，喷雾干燥法制备的球形材料在调浆和涂布上也有明显优势。采用有机物辅助喷雾干燥法制备了新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14，具有广阔市场前景。
【具体实施方式】
[0008]一种新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14的制备工艺，其特征是:以乙酸锰为锰源，硝酸锂为锂源，白炭黑(Cabosil HL-380型号二氧化硅气溶胶广14 nm)为硅源，采用有机物辅助喷雾干燥法制备了新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14，制备的Li2MnS14性能要明显优于通常采用高温固相法制备的Li2MnSi04。
[0009]具体工艺:称取0.100 mol C4H6MnO4.4Η20、0.200 mol LiNO3 和 25.0 g 葡萄糖溶于100 mL去离子水中形成前驱体溶液；往前驱体溶液中加入6.00 g (0.100 mol)白炭黑搅拌并超声使白炭黑均匀分散于前驱体溶液中得到胶水状的前驱体溶胶。
[0010]焙烧工艺:将上得到的前驱体溶胶通过喷雾干燥器进行喷雾干燥得到前躯体粉末，喷雾干燥器的进口温度为240°c，进料速度为7 mL/min，将得到的粉末样品在高纯N2气氛保护下以10°C/min的速度升温到700°C保温10 h得到Li2MnSi04/C样品。
【主权项】
1.一种新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14的制备工艺，其特征是:以乙酸锰为锰源，硝酸锂为锂源，白炭黑(Cabosil HL-380型号二氧化硅气溶胶，?14 nm)为硅源，采用有机物辅助喷雾干燥法制备了新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14,制备的Li2MnS14性能要明显优于通常采用高温固相法制备的Li2MnSi04。
2.根据权利要求1所述的一种新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14的制备工艺，其特征是:具体工艺:称取0.100 mo I C4H6MnO4.4Η20、0.200 mo I LiNO3和25.0 g葡萄糖溶于100 mL去离子水中形成前驱体溶液；往前驱体溶液中加入6.00 g (0.100 mol)白炭黑搅拌并超声使白炭黑均匀分散于前驱体溶液中得到胶水状的前驱体溶胶。
3.根据权利要求1所述的一种新型聚阴离子型正极材料Li2MnS14的制备工艺，其特征是:焙烧工艺:将上得到的前驱体溶胶通过喷雾干燥器进行喷雾干燥得到前躯体粉末，喷雾干燥器的进口温度为240°C，进料速度为7 mL/min，将得到的粉末样品在高纯N2气氛保护下以10°C/min的速度升温到700°C保温10 h得到Li2MnSi04/C样品。
【专利摘要】本发明公开了是一种新型聚阴离子型正极材料Li2MnSiO4的制备工艺。其技术方案是：以乙酸锰为锰源，硝酸锂为锂源，白炭黑（CabosilHL-380型号二氧化硅气溶胶，~14nm）为硅源，采用有机物辅助喷雾干燥法制备了新型聚阴离子型正极材料Li2MnSiO4，制备的Li2MnSiO4性能要明显优于通常采用高温固相法制备的Li2MnSiO4。本发明的特点是：Li2MnSiO4具有理论比容量更高、原料来源更丰富、材料更加环境友好等优越特，最有前途的硅酸系正极材料。
【IPC分类】C01B33-20, H01M4-58
【公开号】CN104692402
【申请号】CN201310657626
【发明人】马文超
【申请人】青岛平度市旧店金矿
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月9日