一种锂离子电池阳极材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池阳极材料及其制备方法，所述的阳极材料结构通式为MnCo(2?x)MxO4，其中，0≤x≤2，其制备方法为：将锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐按照化学计量配比溶解于去离子水中，形成均匀的前驱体溶液，向其中加入络合剂并且搅拌均匀进行络合，将络合后的溶液加热形成凝胶，最后将获得的凝胶置于马弗炉中进行煅烧，得到所需要的阳极材料。本发明能够扩大锂离子电池阳极材料选择范围且本发明所使用的材料制备工艺简单，价格低廉。
【专利说明】
一种锂离子电池阳极材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池阳极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]石墨负极因其在充放电过程中体积变化较小，电导率高，充放电容量高，成为目前动力电池常用的负极材料。虽然近些年来，大量工作对Si系，Sn系材料进行了大量研究，期望能够成功商业化，但是因其体积变化较大，循环能力差，电导率低等限制其商业化应用。近些年来，具有尖晶石结构的混合金属氧化物材料，由于具有协同作用，被人们广泛研究，同时也被人们认为是具有潜力的锂离子电池阳极材料。如石墨稀包覆的ZnMn2O4(J.Mater.Chem.A, 2014，2，149 - 154)，ZnCo2O4(J.Mater.Chem.A, 2013，I, 15292 - 15299)等都表明尖晶石材料具有良好的潜力成为锂离子电池阳极材料。
[0003]钴基氧化物具有良好的电导率，成为研究的热点。不同的煅烧方法以及颗粒形貌获得的材料，电池性能会有不同影响，如何提供一种电化学性能好的锂离子电池阳极材料及其制备方法成为目前研究的一个重要方向。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供一种电化学性能好的锂离子电池阳极材料及其制备方法。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]—种锂离子电池阳极材料，所述的阳极材料结构通式为MnCo(2 x)Mx04,其中，
O彡X彡2。
[0007]优选地，所述的锂离子电池阳极材料有以下三种制备方法
[0008]方法一:
[0009]将锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐按照化学计量配比溶解于去离子水中，形成均匀的前驱体溶液，向其中加入络合剂并且搅拌均匀进行络合，将络合后的溶液加热形成凝胶，最后将获得的凝胶置于马弗炉中进行煅烧，得到所需要的阳极材料。
[0010]优选地，所述的络合剂为甘氨酸或者柠檬酸或者尿素；所述甘氨酸的加入量与总体阴离子摩尔比为1:2 ;柠檬酸的加入量与总体金属离子摩尔比为I?2:1 ;尿素的加入量与总体金属离子摩尔比为I?2:1，络合时间为0.5h?4h，煅烧温度为600?900°C，煅烧时间为2?5ho
[0011]优选地，所述的锰盐为硝酸锰，乙酸锰中的一种或者两种混合物；所述的钴盐为硝酸钴，乙酸钴中的一种或者两种混合物，掺杂金属离子M盐为Li或Ni或Fe相对应的乙酸盐或硝酸盐。
[0012]方法二:
[0013]将锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐置于球磨罐中进行球磨，达到混合均匀的目的，而后将混合后的粉体压制成片进行一次煅烧；一次煅烧样品进行粉碎后重复球磨过程，而后进行压制成片进行二次煅烧，得到所需要的阳极材料。
[0014]优选地，所述的球磨时间为4?15h，一次煅烧温度为500?700°C，煅烧时间为4?15h ;二次煅烧温度为600?900 °C，煅烧时间为5?15h。
[0015]优选地，所述的锰盐为碳酸锰，钴盐为碳酸钴中的一种或两种，掺杂金属离子M盐为Li或Fe或Ni相对应的乙酸盐或硝酸盐。
[0016]方法三:
[0017]将锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐按照化学计量比配置成具有一定浓度的溶液，并且混合均匀，然后将该溶液移入反应釜中，置于鼓风干燥箱中，在一定的温度恒温一段时间后，冷却至室温，用漏斗抽滤并且洗涤，在真空干燥箱中干燥后，进行煅烧，得到所需要的阳极材料。
[0018]优选地，所述的锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐按照化学计量比配置成浓度为
0.01?2mol/L的溶液；反应釜置于鼓风干燥箱中的温度为120?180°C，恒温时间为12?72h ;真空干燥箱中干燥温度为100?120°C ;煅烧温度为600?900°C，煅烧时间为2?5h。
[0019]优选地，所述的锰盐为硝酸锰，乙酸锰，硫酸锰一种或者几种混合物，钴盐为硝酸钴，乙酸钴，硫酸钴的一种或者几种混合物，掺杂金属离子M盐为Li或Fe或Ni相对应的硫酸盐或乙酸盐或硝酸盐。
[0020]本发明的有益效果在于:
[0021](I)本发明能够扩大锂离子电池阳极材料选择范围；
[0022](2)本发明所使用的材料制备工艺简单，价格低廉。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]将硝酸镍，硝酸钴，硝酸锂按照化学计量配比溶解于去离子水中，形成均匀的前驱体溶液，向其中加入甘氨酸，甘氨酸的加入量为硝酸根离子浓度的一半，并且搅拌均匀进行络合2h，将络合后的溶液置于平板炉上加热形成灰色粉末，将获得的粉末置于马弗炉中进行煅烧800°C煅烧5小时，得到所需要的阳极材料。
[0025]实施例2
[0026]将碳酸锰，碳酸钴，硝酸锂盐置于球磨罐中进行球磨5小时，达到混合均匀的目的，而后将混合后的粉体压制成片进行一次煅烧，煅烧温度为700°C，煅烧时间为5小时；而后将一次煅烧样品在研钵中进行粉碎后重新压制成片状，进行二次煅烧，煅烧温度为800°C，煅烧时间为10小时，得到所需要的阳极材料。
[0027]实施例3
[0028]将硫酸锰，硫酸钴，硝酸镍按照化学计量比配置成具有浓度为0.02molL 1的溶液，并且混合均匀，然后将该溶液移入反应釜中，置于鼓风干燥箱中，在160°C恒温24后，冷却至室温，用漏斗抽滤并且洗涤，在真空干燥箱中100°C干燥后，进行800°C煅烧5小时，得到所需要的阳极材料。
【主权项】
1.一种锂离子电池阳极材料，其特征在于:所述的阳极材料结构通式为MnCo {2 x)Mx04，其中，O ^ X ^ 2o2.根据权利要求1所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:具体步骤如下:将锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐按照化学计量配比溶解于去离子水中，形成均匀的前驱体溶液，向其中加入络合剂并且搅拌均匀进行络合，将络合后的溶液加热形成凝胶，最后将获得的凝胶置于马弗炉中进行煅烧，得到所需要的阳极材料。3.根据权利要求1所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:具体步骤如下:将锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐置于球磨罐中进行球磨，达到混合均匀的目的，而后将混合后的粉体压制成片进行一次煅烧；一次煅烧样品进行粉碎后重复球磨过程，而后进行压制成片进行二次煅烧，得到所需要的阳极材料。4.根据权利要求1所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:将锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐按照化学计量比配置成具有一定浓度的溶液，并且混合均匀，然后将该溶液移入反应釜中，置于鼓风干燥箱中，在一定的温度恒温一段时间后，冷却至室温，用漏斗抽滤并且洗涤，在真空干燥箱中干燥后，进行煅烧，得到所需要的阳极材料。5.根据权利要求2所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:所述的络合剂为甘氨酸或者柠檬酸或者尿素；所述甘氨酸的加入量与总体阴离子摩尔比为1:2 ;柠檬酸的加入量与总体金属离子摩尔比为I?2:1 ;尿素的加入量与总体金属离子摩尔比为I?2:1，络合时间为0.5h?4h，煅烧温度为600?900 °C，煅烧时间为2?5h。6.根据权利要求2所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:所述的锰盐为硝酸锰，乙酸锰中的一种或者两种混合物；所述的钴盐为硝酸钴，乙酸钴中的一种或者两种混合物，掺杂金属离子M盐为Li或Ni或Fe相对应的乙酸盐或硝酸盐。7.根据权利要求3所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:所述的球磨时间为4?15h，一次煅烧温度为500?700°C，煅烧时间为4?15h ;二次煅烧温度为600?900 °C，煅烧时间为5?15h。8.根据权利要求3所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:所述的锰盐为碳酸锰，钴盐为碳酸钴中的一种或两种，掺杂金属离子M盐为Li或Fe或Ni相对应的乙酸盐或硝酸盐。9.根据权利要求4所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:所述的锰盐，钴盐，掺杂金属离子M盐按照化学计量比配置成浓度为0.01?2mol/L的溶液；反应釜置于鼓风干燥箱中的温度为120?180°C，恒温时间为12?72h ;真空干燥箱中干燥温度为100?120°C ;煅烧温度为600?900°C，煅烧时间为2?5h。10.根据权利要求4所述的锂离子电池阳极材料的制备方法，其特征在于:所述的锰盐为硝酸锰，乙酸锰，硫酸锰一种或者几种混合物，钴盐为硝酸钴，乙酸钴，硫酸钴的一种或者几种混合物，掺杂金属离子M盐为Li或Fe或Ni相对应的硫酸盐或乙酸盐或硝酸盐。
【文档编号】H01M4/1391GK105895896SQ201510431701
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年7月20日
【发明人】饶媛媛
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司