一种层状锰酸锂材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池正极材料的制备技术领域，具体是层状LiMnOd^制备方法。
【背景技术】
[0002]锂离子电池正极材料锂锰氧化物具有原料成本低、无污染、高电压、高能量密度等优点，是被人们视为最有发展前途的正极材料之一，尤其对于动力电池，锰酸锂具有诱人的前景，是锂离子电池的研宄热点。锰酸锂主要包括尖晶石型LiMn2O4和层状结构LiMnO2,其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产。尖晶石型LiMn2O4理论比容量为148mAh/g，实际比容量为120mAh/g左右，电压平台为3.9V。层状1^1^02理论容量285mAh/g，差不多是尖晶石型LiMn2O4的2倍，但其合成相对较困难，且不稳定。
[0003]目前制备层状LiMnO2的主要方法有离子交换方法(Li+与NaMnO 2中Na +交换而形成LiMn02)、水热合成法、高温固相法和溶胶-凝胶法等，但层状LiMnO2须在氩气气氛中制备。
[0004]本发明所提出的层状LiMnO2M料的制备方法，不需保护气氛，在开放空气气氛中即可制备，具有操作简单、合成速度快的特点。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种在空气气氛中制备层状LiMn02.离子电池正极材料的方法。
[0006]本发明的技术方案如下:本发明采用碳酸锂和碳酸锰为原料，先将碳酸锂和碳酸锰混合均匀，然后加入丙三醇水溶液混合调成浆糊状，预先把马弗炉加热到设置的温度，再把装有调成浆糊状反应物原料的坩祸放入马弗炉中，燃烧反应保温lh，最后取出装有产物的坩祸在空气中冷却到室温，即得到层状LiMnO2材料。具体合成步骤如下:
(1)按比例称取碳酸锂和碳酸锰反应物，添加适量无水酒精将锂锰碳酸盐球磨混合均匀，在60 °C烘干得反应混合物原料；
(2)加入适量的丙三醇水溶液与所述反应混合物原料混合均匀，然后放入预热恒温的马弗炉中加热燃烧反应并保温，冷却得到层状LiMnO2材料。
[0007]根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应物混合料中锂与锰的物质的量比列为L1: Mn = 1-1.30: 1.00，所述锂与锰的物质的量比例优选为1.10: 1.00。
[0008]根据权利要求1所述的方法，其特征在于，丙三醇的加入质量为反应混合物原料总质量的5~30 %，所述丙三醇的加入质量优选为10 %。
[0009]根据权利要求1所述的方法，其特征在于，先把马弗炉预热到500~800 V，所述预热恒温的温度优选为700 °C。
[0010]根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在关闭马弗炉的条件下进行所述加热燃烧反应。
[0011]根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热燃烧反应并保温0.5-3 h，所述时间优选为1~2 h?
[0012]根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却为随炉冷或空冷后即得到层状的1^1102材料，所述冷却优选为空冷方式。
[0013]【附图说明】:
图1是L1: Mn为1.10: 1.00在700°C燃烧反应保温Ih空冷条件下合成产物的XRD图。a.5%丙三醇，b.10%丙三醇，c.20%丙三醇，d.30%丙三醇，e.40%丙三醇；
图2是L1: Mn为1.05: 1.00在700°C燃烧反应保温Ih空冷条件下合成产物的XRD图。a.5%丙三醇，b.10%丙三醇，c.20%丙三醇，d.30%丙三醇，e 40%丙三醇。
[0014]具体实施方案:
以下结合实例对本发明作进一步说明。
[0015]实施实例1:
称取各10.0g已按L1: Mn=L 10: 2.00摩尔比配制混合均匀的锂锰碳酸盐混合物5份，置于坩锅中，加入含甘油0.5、1.0,2.0、3.0和4.0g的水溶液，将锂锰碳酸盐混合物搅拌成浆料状，然后放入恒温为700°C的马弗炉中加热燃烧保温lh，取出放置于空气中冷却至室温，得最终产物。其产物的XRD图谱如图1。
[0016]实施实例2:
称取各10.0g已按L1: Mn=L 05: 2.00摩尔比配制混合均匀的锂锰碳酸盐混合物5份，置于坩锅中，加入含甘油0.5、1.0,2.0、3.0和4.0g的水溶液，将锂锰碳酸盐混合物搅拌成浆料状，然后放入恒温为700°C的马弗炉中加热燃烧保温lh，取出放置于空气中冷却至室温，得最终产物。其产物的XRD图谱如图1。
【主权项】
1.一种锂离子电池正极材料层状锰酸锂的制备方法，其特征在于: (1)按比例称取碳酸锂和碳酸锰反应物，添加适量无水酒精将锂锰碳酸盐球磨混合均匀，在60 °C烘干得反应混合物原料； (2)加入适量的水溶性有机物与所述反应混合物原料混合均匀，然后放入预热恒温的马弗炉中加热燃烧反应并保温，冷却得到层状LiMnO2材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应物混合料中锂与锰的物质的量比列为L1: Mn = 1-1.30: 1.00，所述锂与锰的物质的量比例优选为1.10: 1.00。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水溶性有机物为丙三醇，丙三醇的加入质量为反应混合物原料总质量的5~30 %，优选为10 %。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，先把马弗炉预热到500~800V，所述预热恒温的温度优选为700 °C。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在关闭马弗炉的条件下进行所述加热燃烧反应。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热燃烧反应并保温0.5-3 h，所述时间优选为1~2 ho
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却为随炉冷或空冷后即得到层状的LiMnO2材料，所述冷却优选为空冷方式。
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池正极材料层状锰酸锂的制备方法，具体是把反应物碳酸锂和碳酸锰球磨混合均匀后，加入燃料丙三醇，再在马弗炉内燃烧保温，即可获得层状LiMnO2电极材料。本发明所提出的层状LiMnO2锂离子电池正极材料的制备方法，不需保护气氛，在开放空气气氛中即可制备，具有操作简单、合成速度快的特点。
【IPC分类】H01M4-1391
【公开号】CN104538589
【申请号】CN201410800741
【发明人】郭俊明, 彭金辉, 白红丽, 苏长伟, 冯莉莉, 王红斌, 袁明龙, 汪正良
【申请人】云南民族大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月22日