Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料及合成方法技术

本发明专利技术公开了一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料及合成方法，合成方法包括：将锰源分散在水中，加入铬源混合均匀得到混合液A；将混合液A加入球磨装置中球磨得到亚微米尺寸的浆料；将锂源溶解在水中，加入S2中的亚微米尺寸的浆料中，球磨后得到复合溶液；将复合溶液转移到闪蒸罐中进行干燥，得到前驱体粉料；在惰性气氛下，将前驱体粉料在700‑900℃下煅烧2‑5h，得到所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料。本发明专利技术提出的Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料及其合成方法，所述合成方法原料来源广泛，工艺工程简单，易于控制，重复性好，成本较低，可以实现规模化生产，得到的复合正极材料电化学性能优异。 1

Composite positive materials and synthesis methods of Li2MnO3 and LiCrO2

The invention discloses a Li2MnO3 and LiCrO2 composite positive material and a synthetic method. The synthesis method includes: dispersing the manganese source in the water, adding the chromium source to get the mixed liquid A, and milling the mixture A into the ball mill to get the submicron size size, dissolving the lithium source in the water and adding the sub micron size in the S2. In the slurry, the composite solution was obtained after ball milling, and the composite solution was transferred to the flash tank to be dried to get the precursor powder. In the inert atmosphere, the precursor powder was calcined at 700 and 900 centigrade for 2 5h, and the Li2MnO3 and LiCrO2 composite cathode materials were obtained. The composite positive material of Li2MnO3 and LiCrO2 and the synthesis method proposed by the invention have wide raw material source, simple process engineering, easy control, good reproducibility and low cost, which can realize large-scale production, and the electrochemical performance of the obtained composite cathode material is excellent. One

【技术实现步骤摘要】
Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料及合成方法
本专利技术涉及锂离子电池材料
，尤其涉及一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料及其合成方法。
技术介绍
由于锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、安全性能好、绿色环保等优点，在便携式电子设备中广泛应用。目前，商品化锂离子电池广泛使用的正极材料是钴酸锂(LiCoO2)。因为钴酸锂使用稀缺的钴资源，从而导致材料成本高，另外，其在充放电过程中若电压大于4.2V，其极易发生相变，导致锂离子在脱嵌过程中结构非常不稳定，电化学性能不理想。近年来，因层状的锂锰氧化物具有毒性低且合成成本低的优点，正在被人们广泛研究。但是在实际应用中LiMnO2受限于循环过程中材料晶体结构的转化。目前层状结构Li2MnO3-LiMO2复合正极材料，因其具备良好的电化学特性，而受到研究学者的广泛关注。在所有的固溶体材料中，Cr基复合正极材料(Li2MnO3-LiCrO2)具有更高的比容量和更长的循环寿命。C.W.Park等通过溶剂热结合淬火的方法合成了一种Li[CrxLi(1-x)/3Mn2(1-x)/3]O2其中0.2≤x≤0.4，此复合正极材料在充放电过程中具有类尖晶石的结构，且表现出了优异的电化学性能(0.1C倍率下初始容量为195mAh/g)，但此合成方法制备周期较大，且需要1000℃的高温淬火，需要耗费大量的能量，从而增加了正极材料的成本。为了满足锂电池正极材料成本低的需求，必须开发出不仅生产成本低，同时具有良好电化学性能的正极材料。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料及其合成方法，所述合成方法原料来源广泛，工艺工程简单，易于控制，重复性好，成本较低，可以实现规模化生产，得到的复合正极材料电化学性能优异。本专利技术提出的一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，包括以下步骤：S1、将锰源分散在水中，加入铬源混合均匀得到混合液A；S2、将混合液A加入球磨装置中球磨得到亚微米尺寸的浆料；S3、将锂源溶解在水中，加入S2中的亚微米尺寸的浆料中，球磨后得到复合溶液；S4、将复合溶液转移到闪蒸罐中进行干燥，得到前驱体粉料；S5、在惰性气氛下，将前驱体粉料在700-900℃下煅烧2-5h，得到所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料。优选地，所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料，是符合xLi2MnO3·yLiCrO2化学计量比的Li2MnO3和LiCrO2的复合氧化物，其中0.5≤x≤0.6，x+y＝1。优选地，在Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料中，锂、锰、铬元素的摩尔比为1.5-1.7：0.5-0.6：0.4-0.5。优选地，在S1中，所述锰源为一氧化锰、二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰、碳酸锰、氢氧化锰、乙酸锰、草酸锰中的一种或者多种的混合物。优选地，在S1中，所述铬源为硝酸铬、乙酸铬、三氧化二铬中的一种或者多种的混合物。优选地，在S3中，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、乙酸锂、硝酸锂、草酸锂中的一种或者多种的混合物。优选地，在S5中，所述惰性气氛为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种或者多种的混合物。本专利技术还提出的一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料，采用所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法制备而成。本专利技术所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，其采用一步法制备Li2MnO3和LiCrO2的复合正极材料，在合成LiCrO2的过程中同时合成Li2MnO3，极大程度上提高了Li2MnO3的分散均匀程度和产品的均一性。在层状结构的Li2MnO3-LiCrO2复合正极材料的充放电过程中，Cr3+与Cr6+之间相互转化，提供3个氧化还原电子对，使材料具有较高的克容量；而复合材料中的Mn4+为复合正极材料提供稳定的结构，使材料具有良好的循环稳定性。本专利技术采用的原料来源广泛，工艺工程简单，易于控制，重复性好，成本较低，可以实现规模化生产。同时，用本专利技术制备的复合正极材料生产的锂离子电池，不但可以用于正常的充放电电路，而且可以用于快充和慢充电路。采用本专利技术制备的Li2MnO3和LiCrO2的复合正极材料是一种非常具有应用前景的锂离子电池电极材料。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的0.55Li2MnO3·0.45LiCrO2复合正极材料的X-射线衍射图谱。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，包括以下步骤：S1、称取0.055mol的二氧化锰，均匀分散在100ml去离子水中，加入0.045mol的三氧化二铬混合均匀得到混合液A；S2、将混合液A倒入行星式球磨机的搅拌罐中球磨2h得到亚微米尺寸的浆料；S3、称取0.16275mol的碳酸锂溶解在50ml去离子水中，然后滴加到S2中的亚微米尺寸的浆料中，继续球磨0.5h后得到复合溶液；S4、将复合溶液转移到闪蒸罐中进行干燥，得到前驱体粉料；S5、在惰性气氛下，将前驱体粉料在800℃下煅烧4h，得到所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料，即0.55Li2MnO3·0.45LiCrO2复合正极材料。将上述所得的复合正极材料0.55Li2MnO3·0.45LiCrO2使用X射线衍射(XRD，日本理学Rigaku)进行检测，其XRD如图1所示，由图1可知，经过对比XRD标准数据库发现，该复合材料的谱图与尖晶石结构的谱图类似，这表明本专利技术可以合成出类尖晶石结构的固溶体；上述测试结果表明，本实施例所得的锂离子正极材料0.55Li2MnO3·0.45LiCrO2具有良好的结构稳定性，推断出此正极材料具有良好的电化学特性和循环稳定性，是一种非常具有应用前景的锂离子电池电极材料。实施例2本专利技术提出的一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，包括以下步骤：S1、称取0.05mol的二氧化锰，均匀分散在100ml去离子水中，加入0.05mol的三氧化二铬混合均匀得到混合液A；S2、将混合液A倒入行星式球磨机的搅拌罐中球磨2h得到亚微米尺寸的浆料；S3、称取0.1575mol的碳酸锂溶解在50ml去离子水中，然后滴加到S2中的亚微米尺寸的浆料中，继续球磨0.5h后得到复合溶液；S4、将复合溶液转移到闪蒸罐中进行干燥，得到前驱体粉料；S5、在惰性气氛下，将前驱体粉料在700℃下煅烧4h，得到所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料，即0.5Li2MnO3·0.5LiCrO2复合正极材料。本实施例制备的锂离子正极材料0.5Li2MnO3·0.5LiCrO2具有良好的结构稳定性，推断出此正极材料具有良好的电化学特性和循环稳定性，是一种非常具有应用前景的锂离子电池电极材料。实施例3本专利技术提出的一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，包括以下步骤：S1、称取0.06mol的二氧化锰，均匀分散在100ml去离子水中，加入0.04mol的三氧化二铬混合均匀得到混合液A；S2、将混合液A倒入行星式球磨机的搅拌罐中球磨2h得到亚微米尺寸的浆料；S3、称取0.168mol的碳酸锂溶解在50ml去离子水中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将锰源分散在水中，加入铬源混合均匀得到混合液A；S2、将混合液A加入球磨装置中球磨得到亚微米尺寸的浆料；S3、将锂源溶解在水中，加入S2中的亚微米尺寸的浆料中，球磨后得到复合溶液；S4、将复合溶液转移到闪蒸罐中进行干燥，得到前驱体粉料；S5、在惰性气氛下，将前驱体粉料在700-900℃下煅烧2-5h，得到所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料。2.根据权利要求1所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，其特征在于，所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料，是符合xLi2MnO3·yLiCrO2化学计量比的Li2MnO3和LiCrO2的复合氧化物，其中0.5≤x≤0.6，x+y＝1。3.根据权利要求1或2所述Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料的合成方法，其特征在于，在Li2MnO3和LiCrO2复合正极材料中，锂、锰、铬元素的摩尔比为1.5-1.7：0.5-0.6：0.4-0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭倩，杨尘，朱文婷，许鹏，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34