The invention provides a lithium battery anode material and preparation method of liquid metal lithium manganese silicate core-shell structure, characteristics of the method using gallium indium tin alloy liquid metal three yuan low volume micro expansion, high temperature shrinkage, and lithium manganese silicate nanoparticles by electroplating so that lithium manganese silicate nano particles from gallium indium tin liquid metal uniform package, given the rapid migration of lithium ion channels, gallium indium tin liquid metal low volume micro expansion and contraction of the micro characteristics of high temperature lithium manganese silicate will stabilize the structure, prevent the lattice collapse, so as to improve the safety and stability of lithium ion batteries and high rate performance.
【技术实现步骤摘要】
一种液态金属-硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料及制备方法
本专利技术属于锂离子电池材料领域,具体涉及一种液态金属-硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料及制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为新一代的绿色高能充电电池,自1990年问世以来,以其电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小和环境友好等突出优点,近20年取得了迅猛发展,已被广泛用作袖珍贵重家用电器如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。锂离子电池正极材料一般选用过渡型金属氧化物,常见的有LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O2、LiFePO4和V2O5等。其中LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2都是具有二维通道的层状结构,一般认为锂离子在其中的扩散系数比较小,是高倍率充放电的控制因素,而LiMn2O2是立方晶系结构,具有三维通道,有利于锂离子在其中的快速迁移,被认为是适合高倍率充放的电极材料,但稳定性较差。因此,开发新型有利于锂离子快速稳定迁移的电极材料是今后锂离子电池高倍率性能提高的关键。随着社会的发展,锂离子电池备受关注。目前已经商业化的锂离子电池材料主要是LiCoO2,而自然界中Co资源是相对稀少短缺的,所以价格比较高,并且Co元素是有毒性的,对环境具有一定的危害性,不具备理想锂离子电池的条件,所以不适应大型动力电池的要求;Li2Mn2O4作为锂离子电池材料成本虽然低,但安全性能比较差,而只有高比容量、循环性能好、资源丰富、成本低、环境友好的材料才适合锂离子电池发展的需要。LiMPO4系中LiFePO4材料被认为是较好的锂电材料,目前也已经商业化。然而,该类材料电子导电 ...
【技术保护点】
一种液态金属‑硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料的制备方法,其具体包括以下步骤:(1)将纳米硅粉和有机溶剂以摩尔比1:2‑5混合搅拌得到溶液A;将正硅酸乙酯与有机溶剂按摩尔比1:2‑3分散,在磁力搅拌下加入酸作为催化剂,得到溶液B;(2)将溶液A与溶液B按体积比1:1‑5充分混合,室温下搅拌15‑20小时,生成内含纳米硅的二氧化硅微球溶胶,溶于去离子水中,并在200‑250W的功率下,超声50‑70min后,配置得到混合溶液I备用;(3)按照Li元素和Mn元素的摩尔比为2:1的比例分别称取锂盐和锰盐,将锂盐和锰盐溶解于蒸馏水中,得到溶液C;(4)将步骤(1)中得到的混合溶液I滴加到溶液C中,使得Mn元素和Si元素的摩尔比为1 :1,然后在室温下磁力搅拌1h~5h,然后再在50~80℃下油浴加热1.5h~4h,得到混合溶液II;(5)混合溶液II置于80‑90℃水浴中,并不断搅拌得到凝胶,将所得凝胶置于100‑120℃的烤箱中烘烤8h~15h,得到干凝胶,再充分研磨后干凝胶置于400‑450℃充满氦气的管式炉中烧结3‑6h,以除去多余的水蒸气,冷却研磨得硅酸锰锂材料;(6)取一定量的液态金 ...
【技术特征摘要】
1.一种液态金属-硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料的制备方法,其具体包括以下步骤:(1)将纳米硅粉和有机溶剂以摩尔比1:2-5混合搅拌得到溶液A;将正硅酸乙酯与有机溶剂按摩尔比1:2-3分散,在磁力搅拌下加入酸作为催化剂,得到溶液B;(2)将溶液A与溶液B按体积比1:1-5充分混合,室温下搅拌15-20小时,生成内含纳米硅的二氧化硅微球溶胶,溶于去离子水中,并在200-250W的功率下,超声50-70min后,配置得到混合溶液I备用;(3)按照Li元素和Mn元素的摩尔比为2:1的比例分别称取锂盐和锰盐,将锂盐和锰盐溶解于蒸馏水中,得到溶液C;(4)将步骤(1)中得到的混合溶液I滴加到溶液C中,使得Mn元素和Si元素的摩尔比为1:1,然后在室温下磁力搅拌1h~5h,然后再在50~80℃下油浴加热1.5h~4h,得到混合溶液II;(5)混合溶液II置于80-90℃水浴中,并不断搅拌得到凝胶,将所得凝胶置于100-120℃的烤箱中烘烤8h~15h,得到干凝胶,再充分研磨后干凝胶置于400-450℃充满氦气的管式炉中烧结3-6h,以除去多余的水蒸气,冷却研磨得硅酸锰锂材料;(6)取一定量的液态金属氯化物制备成电镀溶液,将其置于一容器内,将步骤(5)得到的硅酸锰锂材料浸入溶液中,将所述硅酸锰锂材料与电化学工作站的工作电极相连,在高速分散条件下,采用循环伏安法在其表面上电镀上液态金属层,得到液态金属-硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料;所述液态金属氯化物电镀液采用10~30...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈庆,王镭迪,曾军堂,
申请(专利权)人:成都新柯力化工科技有限公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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