[發明專利]單晶錳酸鋰納米線制備無機水溶液鋰離子電池體系的方法

有效

• 申請號: 201110082821.0
• 申請日: 2011-04-01
• 公開（公告）號: CN102185163A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 趙銘姝;宋曉平;汪飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36;H01M4/505
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種單晶錳酸鋰納米線制備無機水溶液鋰離子電池體系的方法，其特征在于：

1)制備單晶錳酸鋰納米線正極材料：

首先，配制摩爾濃度為2.5-10.0mol·L^-1的NaOH溶液，按Na_0.44Mn₂O₄化學計量比稱取Mn₃O₄；將Mn₃O₄與NaOH溶液混合，超聲分散10-20分鐘，置于水熱反應釜中，加熱到205-225℃，恒溫3-5天；將反應釜中的產物進行反復沖洗抽濾5-10次，真空室溫干燥后，制得單晶錳酸鋰納米線前驅體LiNa_0.44Mn₂O₄納米線；

其次，按摩爾比為1∶0.88∶0.12稱取Na_0.44Mn₂O₄、LiNO₃、LiCl·H₂O，將上述原料放入球磨罐，裝入瑪瑙研磨球，球磨2-4小時，獲得混合漿料，將其置于瓷舟中，放入電阻絲臥式管式爐，以1-5℃·min^-1的升溫速率加熱到450-550℃，保溫1-5小時，然后隨爐冷卻至室溫，將得到的黑色產物反復沖洗抽濾5-10次，真空室溫干燥2-4小時；

最后，將干燥后的產物置于瓷舟中，放入電阻絲臥式管式爐，以1-5℃·min^-1的升溫速率加熱到750-850℃，保溫1-4小時；然后隨爐冷卻至室溫，在瑪瑙研缽內研磨獲得單晶錳酸鋰LiMn₂O₄納米線；

2)制備釩酸鋰負極材料：

選取Li₂CO₃和V₂O₅為原料，按照(1.02～1.06)∶3摩爾比稱樣，將上述原料放入球磨罐，裝入瑪瑙研磨球，球磨20-24小時，獲得混合粉末，在15-20MPa的壓強下，保壓10-15分鐘，脫模獲得圓柱塊；將獲得的圓柱塊置于瓷舟中，放入電阻絲臥式管式加熱爐，采用下述煅燒過程：以3-5℃·min^-1的升溫速率加熱到650-680℃，保溫10-12小時；隨爐冷卻至室溫；再以3-5℃·min^-1的升溫速率加熱到300-350℃，保溫8-10小時；隨爐冷卻至室溫，獲得釩酸鋰LiV₃O₈樣品；

3)電極片的制備工藝：

a.將合成的單晶LiMn₂O₄納米線樣品和LiV₃O₈樣品分別與乙炔黑混合，得到黑色粉末，然后將聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液A，將黑色粉末與溶液A混合得到黑色漿料；

其中，單晶LiMn₂O₄納米線樣品分別與乙炔黑、聚偏二氟乙烯的質量比為80∶10∶10或者85∶10∶5；LiV₃O₈樣品分別與乙炔黑、聚偏二氟乙烯的質量比為80∶10∶10或者85∶10∶5；

b.將黑色漿料用刮粉刀涂在鎳網上，在真空條件下85-100℃干燥8-10小時，分別得到單晶LiMn₂O₄納米線正極電極片和LiV₃O₈負極電極片；

4)以單晶LiMn₂O₄納米線電極片為水鋰電正極，LiV₃O₈電極片為水鋰電負極，裝在20ml?LiNO₃電解液的燒杯中，其電解液的摩爾濃度為1M-9M，正負極片浸入，保持0.5-1cm的間距，即可獲得無機水溶液鋰離子電池體系。

2.根據權利要求1所述一種單晶錳酸鋰納米線制備無機水溶液鋰離子電池體系的方法，其特征在于，所述的電阻絲臥式管式加熱爐為Fe-Cr-Al絲加熱體爐。