一种LiPrxMn2-xO4锂离子电极材料制造技术

本发明专利技术公开一种LiPrxMn2‑xO4锂离子电极材料及其制备工艺。该材料是以碳酸锂、二氧化锰、醋酸镧为原料，通过球磨、高温煅烧固相法合成LiPrxMn2‑xO4锂离子电极材料。该工艺简单、易控制，制备的电极材料成分均匀，电率高。

【技术实现步骤摘要】
一种LiPrxMn2-xO4锂离子电极材料
本专利技术涉及一种锂离子电极材料，特别涉及一种掺杂稀土的LiMn2O4锂离子电极材料及其制备工艺，属于电池电极材料领域。
技术介绍
随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2，该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。后来，日本索尼公司专利技术了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池以其比能量高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点，在便携式电器和新型交通工具中得到普遍应用。正极材料由最初的金属锂到LiCoO2，而现在最有可能替代LiCoO2的是LiMn2O4。然而当前最具有发展潜力的是稀土锂电池，所谓稀土锂电池就是在原锂电池正极材料中掺杂稀土元素，有文献指出，对LiMn2O4成分掺杂稀土元素，能有效改善循环性能，减缓了电极阻抗的增加。本专利技术以碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨为原料经球磨、煅烧工艺固相法合成LiPrxMn2-xO4材料，提高LiMn2O4电极材料的综合性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种掺杂稀土的LiMn2O4锂离子电极材料及其制备工艺。该制备工艺包括如下步骤：⑴取适量化学纯的碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨作为原料，按照LiPrxMn2-xO4（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；⑵将配好的原料混合物一起倒入球磨罐中，并添加适量的钢球，在丙酮的保护下，用行星式球磨机进行球磨；⑶将球磨的合金微粉晾干；⑷将晾干后的合金微粉在隔绝氧气条件下高温煅烧；⑸煅烧后，收集粉末即得产品。优先地，在步骤⑴中，按照LiPrxMn2-xO4（0.03≤X≤0.05）的原子比例配料。优先地，在步骤⑵中，球料比为10-20。优先地，在步骤⑵中，用行星式球磨机进行球磨的时间为20-40h。优先地，在步骤⑷中，高温煅烧温度为700-900℃，时间控制在10-20h。本专利技术具有下列优点和特性：⑴制备的电极材料分均匀、导电率高；⑵制备工艺简单，流程短；⑶条件控制简单，易于实现工业化。实施例一：首先以碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨为原料，按照LiPr0.01Mn1.99O4的原子比例配料5g，将配好的混合物原料一起倒入球磨罐中，并投入100g的钢球，再倒入丙酮溶液，浸没球磨罐后，将罐盖盖紧，放入行星式球磨机进行球磨，球磨40h后，把合金微粉取出，放入一平整的容器中晾干，再将晾干的粉末装入石英玻璃管中，在不断抽气的情况下，进行真空密封，将密封的石英玻璃管投入水中验证气密性，若无气泡，则可认定其密封性良好，再把石英玻璃管取出，晾干水分后放入700℃的高温炉中进行煅烧，煅烧20h后，将经过处理的石英玻璃管取出，冷却后砸碎石英玻璃管，收集粉末即得产品。实施例二：首先以碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨为原料，按照LiPr0.1Mn1.9O4的原子比例配料10g，将配好的混合物原料一起倒入球磨罐中，并投入150g的钢球，再倒入丙酮溶液，浸没球磨罐后，将罐盖盖紧，放入行星式球磨机进行球磨，球磨30h后，把合金微粉取出，放入一平整的容器中晾干，再将晾干的粉末装入石英玻璃管中，在不断抽气的情况下，进行真空密封，将密封的石英玻璃管投入水中验证气密性，若无气泡，则可认定其密封性良好，再把石英玻璃管取出，晾干水分后放入800℃的高温炉中进行煅烧，煅烧15h后，将经过处理的石英玻璃管取出，冷却后砸碎石英玻璃管，收集粉末即得产品。实施例三：首先以碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨为原料，按照LiPr0.05Mn1.95O4的原子比例配料20g，将配好的混合物原料一起倒入球磨罐中，并投入200g的钢球，再倒入丙酮溶液，浸没球磨罐后，将罐盖盖紧，放入行星式球磨机进行球磨，球磨20h后，把合金微粉取出，放入一平整的容器中晾干，再将晾干的粉末装入石英玻璃管中，在不断抽气的情况下，进行真空密封，将密封的石英玻璃管投入水中验证气密性，若无气泡，则可认定其密封性良好，再把石英玻璃管取出，晾干水分后放入900℃的高温炉中进行煅烧，煅烧10h后，将经过处理的石英玻璃管取出，冷却后砸碎石英玻璃管，收集粉末即得产品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LiPrxMn2‑xO4锂离子电极材料，其特征在于该材料的制备方法按如下步骤进行：⑴取适量化学纯的碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨作为原料，按照LiPrxMn2‑xO4（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；⑵将配好的原料混合物一起倒入球磨罐中，并添加适量的钢球，在丙酮的保护下，用行星式球磨机进行球磨；⑶将球磨的合金微粉晾干；⑷将晾干后的合金微粉在隔绝氧气条件下高温煅烧；⑸煅烧后，收集粉末即得产品。

【技术特征摘要】
1.一种LiPrxMn2-xO4锂离子电极材料，其特征在于该材料的制备方法按如下步骤进行：⑴取适量化学纯的碳酸锂、电解二氧化锰、醋酸镨作为原料，按照LiPrxMn2-xO4（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；⑵将配好的原料混合物一起倒入球磨罐中，并添加适量的钢球，在丙酮的保护下，用行星式球磨机进行球磨；⑶将球磨的合金微粉晾干；⑷将晾干后的合金微粉在隔绝氧气条件下高温煅烧；⑸煅烧后，收集粉末即得产品。2.如权利要求1所示的一种LiPrxMn2-xO4锂离子电极材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚军，
申请(专利权)人：吴亚军，
类型：发明
国别省市：广西,45