一种锂离子电池正极材料Li制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池正极材料Li

A positive electrode material Li for Li-ion batteries

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料Li4Mn2O5的合成方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料Li4Mn2O5的合成方法。
技术介绍
具有高能量密度、高功率密度对于下一代安全续航能力强的锂离子电池极其重要，尤其是应用于电动汽车和混合动力汽车等。寻找能提高锂离子电池能量密度的新材料是当今最具挑战的之一。目前，锂离子电池的能量密度非常受限于正极材料。而已经商业化的钴酸锂由于容量太低已经无法满足如今社会的需求。在过去的二十多年中，过渡金属氧化物如锰氧化物，钴氧化物，已经有研究者提出了聚合物骨架，这种类型的物质可以拥有很高的能量密度，具有一定的研究价值。近几年来，研究者们已经开始着手研究富锂的过渡金属氧化物以追求高能量密度。众所周知，Mn元素结构稳定含有多种价态且价格便宜，开发一种新型的锂离子电池正极材料Li4Mn2O5对于高能量密度材料的开发具有重大意义，该材料的理论容量高达492mAh/g,在同种含Mn的电极材料中能量密度也达到接近最高标准，体现出改材料巨大的潜力与价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子电池正极材料Li4Mn2O5，并研究其作为锂离子电池正极材料的电化学性能。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种锂离子电池正极材料Li4Mn2O5的合成方法，以LiMnO2和Li2O作为原料，混入还原剂炭黑，在充满氩气的手套箱中将混合物放入球磨罐后，在行星式球磨机中球磨得到Li4Mn2O5，作为锂离子电池正极材料，球磨获得的Li4Mn2O5正极材料为纳米花状结构。进一步的，原料LiMnO2和Li2O的摩尔比为2:1。进一步的，炭黑的含量占总质量的5％。进一步的，球磨机的转速为600rpm，球磨60h。进一步的，球磨在常温常压下进行。使用所获得的Li4Mn2O5作为锂离子电池正极材料，在0.1C的电流密度下，首次放电容量为290.8mAh/g。10圈之后，放电容量仍保持在200mAh/g。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的球磨法合成该材料是在常温常压下进行的，该方法不会对环境造成较大影响，经济环保。(2)本专利技术采用机械球磨的方式合成出纳米花状的Li4Mn2O5，其形貌特别。(3)本专利技术合成的Li4Mn2O5属于一种新型锂离子电池正极材料，与同种含锰的正极材料相比具有较高的能量密度。附图说明图1为采用本专利技术方法制成的Li4Mn2O5的粉末X射线衍射图。图2为采用本专利技术方法制成的Li4Mn2O5的扫描电子显微镜照片。图3为采用本专利技术方法制成的Li4Mn2O5为正极材料时的前三圈的充放电测试数据图。图4为采用本专利技术方法制成的Li4Mn2O5为正极材料时的15圈循环数据图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。一种锂离子电池正极材料Li4Mn2O5的合成方法，称取总质量为300mg的LiMnO2(99.5％)和Li2O(99.9％)，LiMnO2和Li2O的摩尔比为2:1，再加入总质量为5％的碳黑，在含有氩气的手套箱中混合均匀后，倒入球磨罐中，在球磨罐中放入16颗直径为6mm的不锈钢珠，在600r.p.m的转速下球磨60h，最终获得Li4Mn2O5。将得到的Li4Mn2O5锂离子电池正极材料作为活性材料，炭黑作为导电剂，PVDF作为粘结剂，三种物质的比例为7∶2∶1，磁力搅拌8个小时，利用涂布机将浆料均匀涂布在铜箔上，80℃保温8小时。干燥后切成Li4Mn2O5电极片，然后120℃真空干燥12小时。在真空手套箱中组装电池，电池的组装顺序，从上至下分别是：负极壳、垫圈、垫片、锂片、隔膜、Li4Mn2O5电极片、正极壳。得到的纽扣电池在充放电测试仪上进一步测试。产物特征：图1为采用本专利技术方法制成的Li4Mn2O5的粉末X射线衍射图。从图中可以看出产物为纯相。图2为采用本专利技术方法制成的Li4Mn2O5的扫描电子显微镜照片，可以看出产物为纳米花状，且花瓣的厚度在20nm左右。图3为采用本专利技术方法制成的Li4Mn2O5为正极材料时的前三圈的充放电测试数据图。首次放电容量在290.8mAh/g,第二、三圈的放电容量分别是281.5和267.1mAh/g图4为采用本专利技术方法制成的Li4Mn2O5为正极材料时的15圈循环数据图,在0.1C的电流密度下，经过15圈之后，放电容量剩余185.6mAh/g。Li4Mn2O5作为一种新型锂离子电池正极材料，该材料的电化学性能好，具有巨大应用潜力。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例，并非对本专利技术作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围内，依据本专利技术的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本专利技术技术方案的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极材料Li

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料Li4Mn2O5的合成方法，其特征在于：以LiMnO2和Li2O作为原料，混入还原剂炭黑，在充满氩气的手套箱中将混合物放入球磨罐后，在行星式球磨机中球磨得到Li4Mn2O5，作为锂离子电池正极材料，球磨获得的Li4Mn2O5正极材料为纳米花状结构。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料Li4Mn2O5的合成方法，其特征在于：原料LiMnO2和Li2O的摩尔比为2:1。


3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料Li4Mn2O5的合成方法，其特征在于：炭黑的含量占总质量的5％。


4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马泽，王超，徐子福，
申请(专利权)人：安普瑞斯无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32