本发明专利技术公开了一种尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法，该方法制备的亚微米锰酸锂材料具有高比容量、高倍率、长寿命的特性。本发明专利技术通过改变原料硝酸锰、醋酸锰的量来控制其中硝酸根和醋酸根的物质的量之比为0.5~1.5:1，得到含有硝酸根（NO3-）、醋酸根（CH3COO-）、Mn2+和Li+的水溶液，将混合物在空气中加热到500℃，利用具有氧化性的硝酸根和具有还原性的醋酸根之间自蔓延燃烧反应生成纳米锰酸锂前驱体；将前驱体混合物在空气气氛中加热到600～750℃，保温5~8小时，然后冷却到室温，即可得到目标产物亚微米锰酸锂。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，该方法制备的亚微米锰酸锂材料具有高比容量、高倍率、长寿命的特性。本专利技术通过改变原料硝酸锰、醋酸锰的量来控制其中硝酸根和醋酸根的物质的量之比为0.5~1.5:1，得到含有硝酸根（NO3-）、醋酸根（CH3COO-）、Mn2+和Li+的水溶液，将混合物在空气中加热到500℃，利用具有氧化性的硝酸根和具有还原性的醋酸根之间自蔓延燃烧反应生成纳米锰酸锂前驱体；将前驱体混合物在空气气氛中加热到600～750℃，保温5~8小时，然后冷却到室温，即可得到目标产物亚微米锰酸锂。【专利说明】
本专利技术属于锂电池正极材料领域，具体涉及一种。
技术介绍
正极材料是组成锂离子电池的关键部分，很大程度地影响着锂离子电池的性能，决定着锂离子电池的用途。例如，LiCoO2各项性能优异，组成的锂离子电池性能良好，在小型便携设备中得到了广泛的应用；但由于钴资源有限，价格昂贵，其在动力锂离子电池的应用方面受到明显的限制。尖晶石锰酸锂具有锰资源丰富、价格低廉、合成工艺简单、耐过充性能良好的优势，是替代LiCoO2的理想正极材料，能够在动力锂离子电池上大规模地使用。虽然尖晶石锰酸锂具有上述的优势，但是由于Jahn-Teller效应产生结构畸变导致了其循环性能不好，一定程度上限制了其应用。目前多采用掺杂异种金属离子的方法来制备抑制Jahn-Teller效应，提高其循环稳定性。如中国专利CN102730764A、CN103219509A和CN102916175A均提到了制备掺杂尖晶石锰酸锂的方法。CN103219509A和CN102916175A采用锰氧化物和锂盐高 温固相反应法制备，锰酸锂的形貌受到锰氧化物的影响，所以要优选锰氧化物，如:CN103219509A采用Mn203和Mn02混合的方法，CN102916175A采用球磨电解Mn02的方法来提高其形貌规整性。CN102730764A提出了将醋酸锰、硝酸锂、掺杂金属离子溶于柠檬酸溶液，多种离子间实现了原子层次的混合，然后加入浓氨水，加热蒸发得到干凝胶，再经过两次灼烧、研磨后得到改性纳米尖晶石锰酸锂，但工艺较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的针对上述方法的不足，提出一种简单、快速合成亚微米纯相锰酸锂正极材料的方法，该方法制备的锰酸锂正极材料具有高比容量、高倍率、长寿命的特性。本专利技术的技术方案:一种，包括如下步骤: (1)配置含有硝酸根(N03_)、醋酸根(CH3C00_)、Mn2+和Li+的水溶液，使硝酸根与醋酸根的摩尔比为0.5~1.5:1； (2)将步骤(1)的溶液干燥后得到固体物质，并将其在空气中加热到500°C，具有氧化性的硝酸根和具有还原性的醋酸根之间自蔓延燃烧反应生成纳米锰酸锂前驱体，研磨所得锰酸锂前驱体， (3)将步骤(2)得到的锰酸锂前驱体在空气气氛中，600^7500C高温固相反应，保温5~8小时，然后冷却到室温，即得亚微米的尖晶石锰酸锂。进一步地，步骤(1)中硝酸根与醋酸根的摩尔比为f 1.5:1。进一步地，在高温固相反应后期可以适量通入空气，以增加锰酸锂中Mn4+的含量。进一步地，在反应结束前0.5 h，以l(T100mL/min速度通入空气。本专利技术与现有技术相比具有如下优点: 1、本专利技术制备亚微米锰酸锂的技术方案中，采用自蔓延燃烧法，关键是控制硝酸根和醋酸根的比例，利用具有氧化性的硝酸根和具有还原性的醋酸根在500°C发生剧烈的氧化还原反应，得到纳米锰酸锂前驱体；该前驱体经过进一步的高温处理，得到目标产物亚微米锰酸锂。2、本专利技术的方法简单、快速，该方法制备的锰酸锂正极材料具有高比容量、高倍率、长寿命的特性。【专利附图】【附图说明】图1为实施实例1所制备的亚微米锰酸锂的SEM图片。图2为实施实例1所制备的亚微米锰酸锂的粉末晶体衍射XRD图片。图3为实施实例1所制备的亚微米锰酸锂在0.2 C充放电条件下的典型充放电曲线。图4为实施实例1所制备的亚微米锰酸锂在1C下100次循环性能曲线。【具体实施方式】实施实例I 称取硝酸锂1.379 g，50%硝酸锰溶液7.16 g，四水醋酸锰4.902g,该混合物中硝酸根和醋酸根物质的量之比为1.5:1。将称取的硝酸锂、硝酸锰和醋酸锰溶解于15mL水中，使锂离子、锰离子得到原子层次的混合，完全溶解后，干燥溶液得到干燥混合物。将混合物在空气中加热到500°C，利用具有氧化性的硝酸根和具有还原性的醋酸根之间自蔓延燃烧反应生成纳米锰酸锂前驱体，研磨得到锰酸锂前驱体。将该前驱体混合物在空气气氛中，加热到700°C，保温8小时，反应结束前0.5 h，通入空气，然后冷却到室温，即可得到目标产物亚微米锰酸锂。该材料的SEM图片如图1所示，锰酸锂颗粒粒径为100-600nm之间，为亚微米颗粒。XRD图片如图2所不，表明为纯相的尖晶石猛酸裡。称取Super-P 0.1 g，锰酸锂0.8 g，固含量3 wt.%水性粘接剂LA132 (成都茵地乐电源科技有限公司)3.3 ml，再加入3 ml无水乙醇，在玛瑙研钵中手工混合研磨2 h，调配成一定粘度的浆料。将调配好的浆料涂布在20 ym厚的铝箔上，制成电极片。在真空下100°C烘干后，用打孔器制成直径为1.2 cm的电极片。以Cellgard2400为隔膜，1^?^溶液为电解液组装成2032纽扣电池，充放电电压范围:1~4.4 V，测定其在0.2 C、0.5 CU C、2C、4 C、和 10 C 的放电比容量分别为 121.9 mAh/g、120.6 mAh/g、118.9 mAh/g、114.3 mAh/g、108.7 mAh/g和98.9 mAh/g ;亚微米锰酸锂在0.2 C下的典型充放电曲线，如图3所示；然后测定其在I C下充放电循环100次，容量保持率为87.8%，循环性能曲线如图4所示。实施实例2 称取硝酸锂1.379 g，四水醋酸锰9.804g,该混合物中硝酸根和醋酸根物质的量之比为0.5:1。按照实施实例I所述的方法制备和测试亚微米锰酸锂的电化学性能。测定其在0.2C、0.5 C、I C、2 C、4 C、和 10 C的放电比容量分别为 107.2 mAh/g、100.6 mAh/g、92.9 mAh/g、84.3 mAh/g、81.7 mAh/g和70.9 mAh/g ;然后测定其在I C下充放电循环100次，容量保持率为86.2%。实施实例3 称取硝酸锂1.379 g，50%硝酸锰溶液5.37 g，四水醋酸锰6.125g，该混合物中硝酸根和醋酸根物质的量之比为1:1。按照实施实例I所述的方法制备和测试亚微米锰酸锂的电化学性能。测定其在0.2 C、0.5 CU C、2 C、4 C、和10 C的放电比容量分别为118.2 mAh/g、113.6 mAh/g、112.3 mAh/g、105.1 mAh/g、100.7 mAh/g 和 80.9 mAh/g ;然后测定其在 IC下充放电循环100次，容量保持率为89.3%。【权利要求】1.一种，其特征在于，包括如下步骤: (1)配置含有N03-、CH3C00_、Mn2+和Li+的水溶液，使硝酸根离子与醋酸根离子的摩尔比为 0.5~1.5:1 ； (2)将步骤(1)的溶液干燥后得到固体物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）配置含有NO3‑、CH3COO‑、Mn2+和Li+的水溶液，使硝酸根离子与醋酸根离子的摩尔比为0.5~1.5:1；（2）将步骤（1）的溶液干燥后得到固体物质，并将其在空气中加热到500℃，使硝酸根离子和醋酸根离子之间自蔓延燃烧反应生成纳米锰酸锂前驱体，研磨所得锰酸锂前驱体，（3）将步骤（2）得到的锰酸锂前驱体在空气气氛中，600~750℃高温固相反应，保温5~8小时，然后冷却到室温，即得亚微米的尖晶石锰酸锂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范未峰，王国冬，代洋杰，高静静，
申请(专利权)人：四川兴能新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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