一种液相原位聚合包覆尖晶石锰酸锂正极材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种液相原位聚合包覆尖晶石锰酸锂的方法。本发明专利技术通过液相原位聚合法在锰酸锂颗粒表面成功的包覆一层导电高分子聚合物如聚3,4‑乙撑二氧噻吩(PEDOT)。PEDOT的包覆不仅提高了尖晶石LiMn2O4的放电比容量而且较为显著的改善材料的循环性能。该工艺首先将LiMn2O4和3,4‑乙撑二氧噻吩(EDOT)加入甲醇溶液，配置成LiMn2O4和EDOT混合浊液；然后配置对甲苯磺酸铁(Fe(OT)3)甲醇溶液；将Fe(OT)3甲醇溶液逐滴加入搅拌状态下的LiMn2O4和EDOT混合浊液；将上述混合溶液连续在室温下搅拌10～12h后清洗抽滤干燥；将干燥完成的物料放入马弗炉中退火3～4h后得到表面包覆高聚物PEDOT的尖晶石锰酸锂正极材料。

A method of liquid phase in-situ polymerization of spinel lithium manganese cathode materials

The invention relates to a method for coating spinel lithium manganese acid by liquid phase in situ polymerization. The present invention by liquid phase in-situ polymerization on the surface of LiMn2O4 particles successfully coated with a layer of conductive polymer such as poly ethylene oxide two 3,4 thiophene (PEDOT). The coating of PEDOT not only improves the discharge specific capacity of the spinel LiMn2O4, but also improves the cycling performance of the material. This process first LiMn2O4 and 3,4 ethylene thiophene (EDOT) with two oxygen methanol solution, configured as LiMn2O4 and EDOT mixed solution; then the configuration of p-toluenesulfonic acid iron (Fe (OT) 3) methanol solution; Fe (OT) 3 methanol solution was added dropwise under stirring condition of the LiMn2O4 and EDOT hybrid emulsion; the mixed solution is continuous at room temperature for 10 ~ 12h after cleaning filtration drying; drying the material into the muffle furnace annealing 3 ~ 4h after lithium manganate Spinel Cathode material is coated on the surface of polymer PEDOT.

【技术实现步骤摘要】
一种液相原位聚合包覆尖晶石锰酸锂正极材料的方法
本专利技术涉及一种基于液相包覆法改善锰酸锂材料循环性能的方法，属于锂离子电池

技术介绍
自上世纪90年代，日本索尼公司发布绿色高能可充电电池开始，可充电锂离子电池在全世界范围内掀起了一场技术革命。锂离子电池具有3.6V以上工作电压；具有450Wh/L的体积能量密度和160Wh/g的质量能量密度；其循环寿命长，属于环境友好型器件。商业化的锂离子电池因其能量密度高等优点，是目前最有希望应用于动力电池领域的储能器件。尖晶石型LiMn2O4具有资源丰富、成本低、无污染、安全性能高等优势，所以备受科研工作者和企业的青睐。但是其在电化学循环过程中，特别是高温时材料的容量衰减较快，这严重的制约了其在动力电池领域的商业化应用。尖晶石型LiMn2O4容量衰减主要是因为：(1)锰的溶解：在锂离子放电末期，材料中锰元素的正三价浓度较高，易发生Mn3+→Mn4++Mn2+的歧化反应，生成的二价锰离子溶于电解液导致锰的损失。(2)Jahn-Telleer畸变效应：Mn3+的d电子不均匀的占据正八面体原场分裂的d轨道，会发生立方场向着四方场的畸变效应。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液相原位聚合包覆尖晶石锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将含氧化剂的溶液逐滴加入至搅拌状态下的锰酸锂、EDOT混合浊液中；滴加完毕后，继续反应，抽滤获得滤渣及滤液，将滤渣洗涤，干燥后放入马弗炉中退火，即得到表面包覆有高聚物PEDOT的尖晶石型锰酸锂材料；所述混合浊液中，EDOT的量为锰酸锂质量的0.5wt％～2.5wt％；所述退火温度为120℃～240℃。

【技术特征摘要】
1.一种液相原位聚合包覆尖晶石锰酸锂正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将含氧化剂的溶液逐滴加入至搅拌状态下的锰酸锂、EDOT混合浊液中；滴加完毕后，继续反应，抽滤获得滤渣及滤液，将滤渣洗涤，干燥后放入马弗炉中退火，即得到表面包覆有高聚物PEDOT的尖晶石型锰酸锂材料；所述混合浊液中，EDOT的量为锰酸锂质量的0.5wt％～2.5wt％；所述退火温度为120℃～240℃。2.根据权利要求1所述的一种液相原位聚合包覆尖晶石锰酸锂正极材料的方法，其特征在于：所述氧化剂为FeCl3、Fe(OT)3以及Na2S2O8中的一种。3.根据权利要求2所述的一种液相原位聚合包覆尖晶石锰酸锂正极材料的方法，其特征在于：所述氧化剂为Fe(OT)3。4.根据权利要求3所述的一种液相原位聚合包覆尖晶石锰酸锂正极材料的方法，其特征在于：所述EDOT与Fe(OT)3的摩尔比为0.5～1.5。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭忠东，胡国荣，宋永慧，杜柯，曹雁冰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43