一种锂电池LiMn2O4正极材料的制备方法

摘要

本发明公开一种锂电池LiMn2O4正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、取摩尔量比1.05:2的锂源和锰源分别溶于去离子水中，滴入溶液中搅拌，滴加氨水调节PH值；步骤二、将调节好的溶液置于80℃温度环境中恒温蒸发得到透明凝胶，然后将透明凝胶恒温干燥得到干凝胶；步骤三、将干凝胶研磨成粉末，将粉末放入加热设备内进行分段升温，然后自然冷却至室温，得到锂锰氧化物。与现有技术相比，有益效果在于：通过溶胶凝胶法制备，将乙醇酸作为络合剂可简化工艺步骤，且得到的前驱物，晶化程度高，晶体的形状规则；再采用分段升温的方式，对前驱物进行焙烧得到纯净的尖晶石LiMn2O4的结晶度高，晶体结构完整，利于电池在循环过程中抑制容量的衰减。

说明书

【技术领域】

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的涉及一种锂电池LiMn

【背景技术】

随着锂电池引用领域扩展，市场对其需求量越来越大，但其价格过高，严重制约了其大量商品化。目前，锂离子电池正极材料主要为层状结构LiCo

鉴于此，实有必要提供一种锂电池LiMn

【发明内容】

本发明的目的是提供一种锂电池LiMn

为了实现上述目的，本发明提供一种锂电池LiMn

步骤一、取摩尔量比1.05:2的锂源和锰源分别溶于去离子水中，滴入溶液中搅拌，滴加氨水调节PH值至6.0-8.0；

步骤二、将所述步骤一调节好的溶液置于80℃温度环境中恒温蒸发得到透明凝胶，然后将所述透明凝胶放置于150℃-210℃的温度环境下恒温干燥5h-11h得到干凝胶；

步骤三、将所述干凝胶研磨成粉末，将所述粉末放入加热设备内进行分段升温，其中第一段升温以4℃/min-12℃/min的速率加热至400℃-500℃，并保温3h-7h；第二段升温以2℃/min-8℃/min的速率从所述第一段的温度加热至550℃-750℃，恒温6h-18h，然后自然冷却至室温，得到锂锰氧化物。

在一个优选实施例中，所述步骤一中的锂源为溴化锂，锰源为乙酸锰；所述溶液为乙醇酸和无水乙醇混合制成；所述乙醇酸与所述锂源和所述锰源的摩尔量比为1:1.05:2。

在一个优选实施例中，所述步骤一中的PH值为7.5。

在一个优选实施例中，所述步骤二中所述透明凝胶的干燥温度为180℃，干燥时间为8h。

在一个优选实施例中，所述步骤三中第一段升温速率为8℃/min，加热温度为450℃，保温时间为5h。

在一个优选实施例中，所述步骤三中第二段升温速率为5℃/min，加热温度为650℃，恒温时间为12h。

在一个优选实施例中，所述步骤一中还包括氧化镧，所述氧化镧与所述锂源和所述锰源的摩尔量比为0.05:1.05:1.95。

与现有技术相比，本发明锂电池LiMn

【附图说明】

图1为本发明实施例一制得样品制备的电池放电容量循环次数图；

图2为本发明实施例一制得样品制备的电池首次充放电曲线图；

图3为本发明实施例二制得样品制备的电池与实施例一制得样品制备的电池放电容量循环次数对比图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参考图1至图3，本发明提供一种锂电池LiMn

本发明实施中，包括以下步骤：

步骤一、取摩尔量比1.05:2的锂源和锰源分别溶于去离子水中，滴入溶液中搅拌，滴加氨水调节PH值至6.0-8.0；

本实施例采用溶胶凝胶法，可简单描述为，就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。溶胶凝胶法具有可低温合成氧化物、提高材料的均匀性、制备的超细颗粒分散性好、纯度高而且过程重复性好，反应过程简单，产物的形式容易控制的优点。具体的，取摩尔量比为1.05:2的溴化锂(LiBr)和乙酸锰(Mn

采用乙醇酸作为络合剂，可以在一定程度上简化工艺步骤。在同样的锂锰反应物配比下，分别用乙酸和乙醇酸作为有机酸制成的LiMn

乙醇在本实施例中起到酯化的作用，缺少乙醇，溶胶凝胶制备过程中酯化反应将无法进行，进而影响到后面的聚合反应，从而使得金属离子不能完成长程范围的均匀分布。

PH值过大过小，都将使制得的LiMn

步骤二、将所述步骤一调节好的溶液置于80℃温度环境中恒温蒸发得到透明凝胶，然后将所述透明凝胶放置于150℃-210℃的温度环境下恒温干燥5h-11h得到干凝胶；

具体的，溶液需要在80℃的温度环境下才能进行酯化反应，形成低聚物；将调节好的溶液放置于80℃的环境下恒温蒸发，随着反应的进行黏度增加，保证阳离子在配合物中分布均匀，直至从液体变成透明凝胶状，然后将透明凝胶放置进真空干燥箱内以180℃恒温干燥8小时后，得到干凝胶。

步骤三、将所述干凝胶研磨成粉末，将所述粉末放入加热设备内进行分段升温，其中第一段升温以4℃/min-12℃/min的速率加热至400℃-500℃，并保温3h-7h；第二段升温以2℃/min-8℃/min的速率从所述第一段的温度加热至550℃-750℃，恒温6h-18h，然后自然冷却至室温，得到锂锰氧化物。

本步骤中，采用分段升温的方式进行加热，煅烧的温度决定了LiMn

升温速率同样对LiMn

需要说明的是，Mn

保温时间的选择对最终产物的结晶化过程，以及产物的电性性能都有一定影响，在650℃下焙烧，保温时间选择12小时得到的产物表象为高度分散的细小晶粒，晶粒具有规则的几何形状状，晶体结构完整，晶体骨架稳定。保温时间较短时，产物的晶化程度不高，晶形不完整，使得其中少量的Mn

实施例一

取摩尔量比为1.05:2:1的溴化锂和乙酸锰和乙醇酸，将溴化锂和乙酸锰分别溶入进去离子水中，将乙醇酸和无水乙醇不停搅拌成混合溶液，再将去离子水滴加进搅拌的混合溶液中，滴加氨水，调节PH值到7.5；然后将调节好的混合溶液放置在80℃下恒温酯化得到透明凝胶，然后将透明凝胶放置于真空干燥箱内在180℃的温度下恒温干燥8小时，得到干凝胶；最后将干凝胶用玛瑙研体研磨成粉末，放入箱式电阻炉内，进行分段升温加热，其中第一段的升温，以8℃/min的升温速率从室温加热到450℃，并保温5小时，使晶体的骨架趋于稳定，在进行第二段升温，以5℃/min的升温速率从450℃加热至650℃，再恒温12小时，然后自然冷却到室温，得到LiMn

按上述方法合成的LiMn

实施例二

与实施例一相比区别在于，在制备LiMn

如图3所示，在0.2C充放电倍率下，LiMn

综上所述，本发明提供的锂电池LiMn

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。