[發(fā)明專利]多元素共摻雜錳酸鋰復(fù)合材料的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810296171.1 | 申請日： | 2018-04-04 |
| 公開（公告）號： | CN108539159A | 公開（公告）日： | 2018-09-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 卑鳳利;朱律忠;陳均青;余毛省;陳俊輝;儲海蓉 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京理工大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 南京理工大學(xué)專利中心 32203 | 代理人： | 劉海霞 |
| 地址： | 210094 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 復(fù)合材料 共摻雜 錳酸鋰 制備 多元素 干凝膠 鋰離子電池正極材料 倍率充放電性能 一水合氫氧化鋰 氨水調(diào)節(jié)溶液 九水合硝酸鋁 四水合乙酸錳 四水合乙酸鈷 循環(huán)使用壽命 檸檬酸 混合溶液中 緩慢滴加 混合溶液 加熱攪拌 水合乙酸 研磨 凝膠法 預(yù)燒 煅燒 | ||
本發(fā)明公開了一種多元素共摻雜錳酸鋰復(fù)合材料的制備方法。所述方法采用溶膠?凝膠法，先將四水合乙酸錳、九水合硝酸鋁、四水合乙酸鎂、四水合乙酸鈷的混合溶液，攪拌下緩慢滴加到一水合氫氧化鋰和檸檬酸的混合溶液中，加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH，加熱攪拌至溶膠生成后，干燥得到干凝膠，將干凝膠預(yù)燒后研磨成粉末狀，最后煅燒得到鋁鈷鎂三元素共摻雜錳酸鋰的復(fù)合材料。本發(fā)明工藝簡單，原料來源廣泛，產(chǎn)量大，成本低，易于控制，有利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，制備的鋰離子電池正極材料具有優(yōu)良的倍率充放電性能和優(yōu)異的循環(huán)使用壽命。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于新能源材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多元素共摻雜錳酸鋰復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)
作為新能源載體的鋰離子電池具有工作電壓高、質(zhì)量輕、體積小、能量密度大、循環(huán)壽命長和綠色環(huán)保等優(yōu)點，已經(jīng)成功應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備的儲能系統(tǒng)。目前商業(yè)化的鋰離子電池所用的正極材料幾乎都以LiCoO2為主。為降低材料的成本、充分利用儲量大、價格低廉的自然資源，開發(fā)和生產(chǎn)尖晶石型錳酸鋰作為鋰離子電池的正極材料具有重要的意義。
尖晶石型LiMn2O4作為新一代的電池正極材料具有資源豐富、無毒、能量密度大、無記憶效應(yīng)、易于回收和開路電壓高等優(yōu)點，是非常有前景的正極材料。目前，尖晶石型錳酸鋰還沒有得到大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，是因為它還存在著許多亟待解決的問題。在環(huán)境溫度較低時，LiMn2O4性能下降明顯，降低了它所能使用的外部環(huán)境條件。在循環(huán)過程中由于Mn的溶解侵蝕和姜-泰勒效應(yīng)以及電解液的溶解導(dǎo)致它的容量衰減比較嚴(yán)重，循環(huán)壽命短。因此，對于尖晶石型錳酸鋰材料來說，要想能廣泛應(yīng)用于鋰離子電池的正極材料中，應(yīng)著力于改善尖晶石型錳酸鋰的電化學(xué)性能。
體相摻雜是從晶格內(nèi)部改善尖晶石型錳酸鋰正極材料電化學(xué)性能的有效方法之一。通過摻雜一些離子(如Co、Mg、Al、Cr以及部分稀土元素)來提高Mn離子的平均價態(tài)，能夠非常有效的防止電池在循環(huán)過程中姜-泰勒效應(yīng)的發(fā)生，進而提升材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，此外，通過摻雜其他金屬離子來部分取代Mn3+還能夠有效防止由于Mn的溶解導(dǎo)致的材料坍塌，從而提高LiMn2O4的電化學(xué)性能。Xiang等人采用固態(tài)燃燒法制備出單元素Mg摻雜純相LiMn2O4的復(fù)合材料LiMg0.1Mn1.9O4，經(jīng)過電化學(xué)行為測試顯示電化學(xué)性能不佳，初始放電容量較低僅有99.3mAh/g(Xiang et al.Rapidsynthesis of high-cycling performanceLiMgxMn2-xO4(x≤0.20)cath-odematerials by a low-temperaturesolid-statecombustionmethod[J].Electrochim Acta,2014)。Yi等人采用共沉淀法制備出Al元素摻雜LiMn2O4的復(fù)合材料LiAlxMn2-xO4，對比于未摻雜的錳酸鋰，在較高溫度下具有較好循環(huán)穩(wěn)定性，但反應(yīng)要求較高，整體放電容量均不高(X.Yiet al.Elevatedtemperature cyclicperformance of LiAlxMn2-xO4microspheres synthesizedvia co-precipitation route[J].Alloys Compd，2014)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多元素共摻雜錳酸鋰復(fù)合材料的制備方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：
多元素共摻雜錳酸鋰復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：
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