利用二氧化锰纳米棒前驱体制备三元复合材料的方法技术

本发明专利技术公开利用二氧化锰纳米棒前驱体制备三元复合材料的方法，方法包括步骤：将一水合硫酸锰和过硫酸钠通过水热法制备MnO2纳米棒前驱体；以所述MnO2纳米棒前驱体、乙酸镍、乙酸钴以及碳酸锂为原料，采用碳热还原法制备LiNi

【技术实现步骤摘要】
利用二氧化锰纳米棒前驱体制备三元复合材料的方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法。

技术介绍

[0002]能源和环境是世界各国在发展和角逐中的焦点，锂离子电池领域也不例外。现今，锂离子电池的使用已经非常广泛，深入人们生活的方方面面。智能手机、智能运动配饰设备、无人机、新能源汽车、共享电动单车、蓄电站等等，体型由小到大，空间由上到下，能量由低到高，锂离子电池的新能源发掘与研究正被千呼万唤始出来。
[0003]目前常用的锂离子电池正极材料主要有层状结构的LMO2(M＝Co、Ni、Mn等)、新型层状LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2、新型富锂层状Li
1+x
Ni1‑
y
‑
z
Mn
y
Co
z
O2、尖晶石结构的锰酸锂(LiMn2O4)、橄榄石结构的LiMPO(4M＝Fe、Mn、Co等)以及其他类型的正极材料(钒氧化合物、氟化铁)等等。新型层状LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2材料，尤其是LiNi 0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2具有容量高，循环性能优良，价格便宜等优点。在锂离子电池正极材料中，用含有镍、钴、锰三种金属元素的三元复合材料作为锂离子电池的正极材料可以使锂离子电池具有良好的电化学性能，尤其是随着镍元素含量增加，锂离子电池的电化学性能增加越显著，因此，开发LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2的制备方法尤为重要。
[0004]现有LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料前驱体是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，通过共沉淀方法进行制备，所制备的镍钴锰前驱体形貌不易控制，严重影响了三元复合材料的电化学性能。
[0005]因此，现有技术仍有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法，旨在解决现有制备的LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的电化学性能低的问题。
[0007]本专利技术提出一种利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法，其中，包括步骤：
[0008]将一水合硫酸锰和过硫酸钠通过水热法制备MnO2纳米棒前驱体；
[0009]以所述MnO2纳米棒前驱体、乙酸镍、乙酸钴以及碳酸锂为原料，采用碳热还原法制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料。
[0010]现有LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料前驱体是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，通过共沉淀方法进行制备，所制备的镍钴锰前驱体形貌不易控制，严重影响了三元复合材料的电化学性能。而本专利技术在镍钴锰前驱体合成前，合成出二氧化锰纳米棒，再进一步合成出镍钴锰前驱体和三元复合材料，可以继承二氧化锰纳米棒的形貌和结构，有利于电子的定向迁移和锂离子的扩散，从而提高三元复合材料的电化学性能。
[0011]进一步地，所述将一水合硫酸锰和过硫酸钠通过水热法制备MnO2纳米棒前驱体的步骤，具体包括：
[0012]首先将一水合硫酸锰和过硫酸钠以摩尔比1:1混合在水中，进行搅拌；
[0013]然后将搅拌后体系置于密闭的反应釜中，在150℃下水热反应8h，得到MnO2纳米棒前驱体。
[0014]更进一步地，所述搅拌具体为：在室温下搅拌1h。
[0015]进一步地，所述以所述MnO2纳米棒前驱体、乙酸镍、乙酸钴以及碳酸锂为原料，采用碳热还原法制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的步骤，具体包括：
[0016]将所述MnO2纳米棒前驱体、乙酸镍、乙酸钴以及碳酸锂混合，进行研磨；
[0017]将研磨得到的粉末进行预热，然后依次进行冷却、研磨后，进行烧结，得到所述LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料。
[0018]更进一步地，所述乙酸镍、乙酸钴、MnO2纳米棒前驱体的摩尔比为8﹕1﹕1。
[0019]更进一步地，所述预热具体为：以5℃55in的升温速率，升温至480℃，预热5h。
[0020]更进一步地，所述烧结的温度为750
‑
950℃。再进一步地，所述烧结具体为：以5℃55in的升温速率升温至850℃，烧结15h。
[0021]更进一步地，所述烧结的气氛为空气气氛和氧气气氛中的一种。再进一步地，所述烧结的气氛为氧气气氛。
[0022]本专利技术的一种利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法，具体包括步骤：
[0023]首先将655ol的一水合硫酸锰和655ol的过硫酸钠以摩尔比1:1混合在1505l的去离子水中，在室温下搅拌1h；
[0024]然后将搅拌后体系置于密闭的反应釜中，在150℃下水热反应8h，将水热反应后体系进行抽滤，并用去离子水冲洗，再用无水乙醇冲洗，将冲洗得到的粉末置于干燥箱中，在80℃下干燥20h以上，得到MnO2纳米棒前驱体；
[0025]将所述MnO2纳米棒前驱体、乙酸镍、乙酸钴以及碳酸锂混合后，加入乙醇，研磨1h以上，其中所述乙酸镍、乙酸钴、MnO2纳米棒前驱体的摩尔比为8:1:1；
[0026]将研磨得到的粉末放入马弗炉中，以5℃55in的升温速率，升温至480℃，预热5h，冷却后取出研磨405in后，置于氧气气氛的烧结炉中，以5℃55in的升温速率升温至850℃，烧结15h，得到所述LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料。
附图说明
[0027]图1为MnO2纳米棒的XRD衍射图谱。
[0028]图2为MnO2纳米棒的扫描电镜图。
[0029]图3为不同烧结温度制备的三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法，其特征在于，包括步骤：将一水合硫酸锰和过硫酸钠通过水热法制备MnO2纳米棒前驱体；以所述MnO2纳米棒前驱体、乙酸镍、乙酸钴以及碳酸锂为原料，采用碳热还原法制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料。2.根据权利要求1所述的利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法，其特征在于，所述将一水合硫酸锰和过硫酸钠通过水热法制备MnO2纳米棒前驱体的步骤，具体包括：首先将一水合硫酸锰和过硫酸钠以摩尔比1:1混合在水中，进行搅拌；然后将搅拌后体系置于密闭的反应釜中，在150℃下水热反应8h，得到MnO2纳米棒前驱体。3.根据权利要求1所述的利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法，其特征在于，所述以所述MnO2纳米棒前驱体、乙酸镍、乙酸钴以及碳酸锂为原料，采用碳热还原法制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的步骤，具体包括：将所述MnO2纳米棒前驱体、乙酸镍、乙酸钴以及碳酸锂混合，进行研磨；将研磨得到的粉末进行预热，然后依次进行冷却、研磨后，进行烧结，得到所述LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料。4.根据权利要求3所述的利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法，其特征在于，所述乙酸镍、乙酸钴、MnO2纳米棒前驱体的摩尔比为8﹕1﹕1。5.根据权利要求3所述的利用二氧化锰纳米棒前驱体制备LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2三元复合材料的方法，其特征在于，所述预热具体为：以5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈绍军，肖顺华，安华萍，钟燕辉，邱志文，王凌云，
申请(专利权)人：河源职业技术学院，
类型：发明
国别省市：