利用偏钛酸锂包覆锰钴氧的制备方法及其产品和应用技术

本发明专利技术提供一种利用偏钛酸锂包覆锰钴氧的制备方法及其产品和应用，将异丙醇钴和钛酸四丁酯溶于无水乙醇中进行超声分撒，将去离子水逐滴加入上述悬浊液中，形成溶胶；将微球型的二氧化锰加入上述溶胶中，搅拌后加入反应釜中，得到TiO2包覆的锰钴氧前驱体，洗涤烘干；将TiO2包覆的锰钴氧前驱体与锂盐混合煅烧得Li2TiO3包覆的Mn2CoO4。通过溶剂热法利用偏钛酸锂（Li2TiO3）包覆锰钴氧，Li2TiO3不仅能提高锂离子的电导率，同时还能提高材料结构的稳定性，进而有利于提高材料的电化学性能，并且制备方法简单，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。

Preparation of manganese cobalt oxygen by lithium meta titanate and its products and Applications

The invention provides a metatitanate lithium manganese cobalt coating preparation method and its product and application, the isopropanol cobalt and four butyl titanate dissolved in anhydrous ethanol by ultrasonic scattering, the deionized water dropwise added into the sol formation in suspension, two; manganese oxide microspheres into the sol after mixing, added to the reactor, get manganese cobalt oxide precursor, TiO2 coated washing and drying; the TiO2 coated manganese cobalt oxide precursor and lithium salt mixture calcined to Li2TiO3 coated Mn2CoO4. Through the solvothermal method using metatitanate lithium manganese cobalt oxide (Li2TiO3) coated, Li2TiO3 can not only improve the conductivity of lithium ions, but also improves the stability of the material structure, which is conducive to improve the electrochemical properties of materials, and the preparation method is simple, easy to realize the process conditions, low energy consumption, no pollution and preparation.

【技术实现步骤摘要】
利用偏钛酸锂包覆锰钴氧的制备方法及其产品和应用
本专利技术涉及一种锂电负极材料的制备方法，特别是涉及一种利用偏钛酸锂包覆锰钴氧的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
随着技术的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车、航空航天及生物医药等领域，因此，研究与开发动力用锂离子电池及相关材料具有重大的意义。对于动力用锂离子电池而言，其关键是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是电极材料，特别是负极材料的改善。自上世纪90年代初，日本的科技工作者开发出了层状结构的碳材料，碳材料是最早为人们所研究并应用于锂离子电池商品化的材料，至今仍是大家关注和研究的重点之一，但是碳负极材料存在一些缺陷：电池化成时，与电解液反应形成SEI膜，导致电解液的消耗和较低的首次库伦效率；电池过充时，可能会在碳电极表面析出金属锂，形成锂枝晶造成短路，导致温度升高，电池爆炸；另外，锂离子在碳材料中的扩散系数较小，导致电池不能实现大电流充放电，从而限制了锂离子电池的应用范围。Mn2CoO4是一种尖晶石结构的复合氧化物，是一种广泛应用的磁性材料，常用作燃料电池材料，目前也可以作为锂离子电池负极材料，通过转化和合金化反应具有较高的Li+储存容量。该材料被认为是一种具有前途的锂离子负极材料。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术目的在于：提供一种利用偏钛酸锂包覆锰钴氧的制备方法。本专利技术再一目的在于：提供上述方法制备的产品。本专利技术又一目的在于：提供上述产品的应用。本专利技术目的通过下述方案实现：一种利用偏钛酸锂包覆锰钴氧的制备方法，包括下述步骤：（1）将异丙醇钴和钛酸四丁酯按100mmol：1~3mmol溶于70mL无水乙醇中进行超声分撒20~30min，然后搅拌1~2h；（2）将10mL去离子水逐滴加入上述悬浊液中，形成溶胶；（3）将200mmol微球型的二氧化锰（MnO2）加入上述溶胶中，连续搅拌1~2h后加入100mL反应釜中，150~180℃反应10~15h，得到TiO2包覆的锰钴氧前驱体，用去离子水洗涤3~5次，60~80℃真空烘箱烘干；（4）将TiO2包覆的锰钴氧前驱体与锂盐混合，其中TiO2和锂盐的摩尔量比为1：2，然后500~650℃煅烧3~5h，得Li2TiO3包覆的Mn2CoO4（Li2TiO3@Mn2CoO4）。本专利技术通过溶剂热法利用偏钛酸锂（Li2TiO3）包覆锰钴氧，Li2TiO3不仅能提高锂离子的电导率，同时还能提高材料结构的稳定性，进而有利于提高材料的电化学性能。并且制备方法简单，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。所述的锂盐为氢氧化锂、醋酸锂或甲酸锂中的一种或其组合。一种利用偏钛酸锂包覆锰钴氧，其特征在于根据上述任一所述方法制备得到。一种偏钛酸锂包覆锰钴氧作为锂离子电池负极材料的应用。本专利技术通过溶剂热法利用偏钛酸锂（Li2TiO3）包覆锰钴氧，Li2TiO3不仅能提高锂离子的电导率，同时还能提高材料结构的稳定性，进而有利于提高材料的电化学性能，在100mA/g充放电流密度下，Mn2CoO4首次放电比容量约为1190mAh/g，经过50次循环后，Mn2CoO4的放电比容量约为240mAh/g左右；Li2TiO3@Mn2CoO4首次放电1210mAh/g，经过50次循环后，Li2TiO3@Mn2CoO4的放电比容量为390mAh/g。并且制备方法简单，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。附图说明图1为实施例1Li2TiO3@Mn2CoO4和Mn2CoO4材料的电化学性能图。具体实施方式本专利技术通过下面具体实例进行详细的描述，但是本专利技术的保护范围不受限于这些实施例子。实施例1：将异丙醇钴和钛酸四丁酯按100mmol：1mmol溶于70mL污水乙醇中进行超声分撒20min，然后搅拌2h；将10mL去离子水逐滴加入上述悬浊液中，形成溶胶；将200mmol微球型的二氧化锰（MnO2）加入上述溶胶中，连续搅拌2h后加入100mL反应釜中，150℃反应15h，得到TiO2包覆的锰钴氧前驱体，用去离子水洗涤3次，60℃真空烘箱烘干；将TiO2包覆的锰钴氧前驱体与氢氧化锂混合，其中TiO2和氢氧化锂的摩尔量比为1：2，然后500℃煅烧5h，得Li2TiO3@Mn2CoO4。图1Li2TiO3@Mn2CoO4材料100mA/g充放电流密度下的循环寿命图，Mn2CoO4首次放电比容量约为1190mAh/g，经过50次循环后，Mn2CoO4的放电比容量约为240mAh/g左右；Li2TiO3@Mn2CoO4首次放电1210mAh/g，经过50次循环后，Li2TiO3@Mn2CoO4的放电比容量为390mAh/g，二者相比，容量有所提高。实施例2：将异丙醇钴和钛酸四丁酯按100mmol：2mmol溶于70mL污水乙醇中进行超声分撒30min，然后搅拌2h；将10mL去离子水逐滴加入上述悬浊液中，形成溶胶；将200mmol微球型的二氧化锰（MnO2）加入上述溶胶中，连续搅拌2h后加入100mL反应釜中，180℃反应10h，得到TiO2包覆的锰钴氧前驱体，用去离子水洗涤3次，80℃真空烘箱烘干；将TiO2包覆的锰钴氧前驱体与醋酸锂混合，其中TiO2和醋酸锂的摩尔量比为1：2，然后500℃煅烧5h，得Li2TiO3@Mn2CoO4。实施例3：将异丙醇钴和钛酸四丁酯按100mmol：3mmol溶于70mL污水乙醇中进行超声分撒30min，然后搅拌2h；将10mL去离子水逐滴加入上述悬浊液中，形成溶胶；将200mmol微球型的二氧化锰（MnO2）加入上述溶胶中，连续搅拌2h后加入100mL反应釜中，150℃反应15h，得到TiO2包覆的锰钴氧前驱体，用去离子水洗涤3次，80℃真空烘箱烘干；将TiO2包覆的锰钴氧前驱体与甲酸锂混合，其中TiO2和甲酸锂的摩尔量比为1：2，然后650℃煅烧3h，得Li2TiO3@Mn2CoO4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用偏钛酸锂包覆锰钴氧的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：（1）将异丙醇钴和钛酸四丁酯按100 mmol：1~3 mmol溶于70 mL无水乙醇中进行超声分撒20~30 min，然后搅拌1~2 h；（2）将10 mL去离子水逐滴加入上述悬浊液中，形成溶胶；（3）将200 mmol微球型的二氧化锰（MnO2）加入上述溶胶中，连续搅拌1~2 h后加入100 mL反应釜中，150~180 ℃反应10~15 h，得到TiO2包覆的锰钴氧前驱体，用去离子水洗涤3~5次，60~80 ℃真空烘箱烘干；（4）将TiO2包覆的锰钴氧前驱体与锂盐混合，其中TiO2和锂盐的摩尔量比为1：2，然后500~650 ℃煅烧3~5 h，得Li2TiO3包覆的Mn2CoO4（Li2TiO3@ Mn2CoO4）。

【技术特征摘要】
1.一种利用偏钛酸锂包覆锰钴氧的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：（1）将异丙醇钴和钛酸四丁酯按100mmol：1~3mmol溶于70mL无水乙醇中进行超声分撒20~30min，然后搅拌1~2h；（2）将10mL去离子水逐滴加入上述悬浊液中，形成溶胶；（3）将200mmol微球型的二氧化锰（MnO2）加入上述溶胶中，连续搅拌1~2h后加入100mL反应釜中，150~180℃反应10~15h，得到TiO2包覆的锰钴氧前驱体，用去离子水洗涤3~5次，60~80℃真...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，吴晓燕，张芳，段磊，李敏，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31