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CN105576228A - 溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法 - Google Patents

溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法 Download PDF

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CN105576228A
CN105576228A CN201510860972.2A CN201510860972A CN105576228A CN 105576228 A CN105576228 A CN 105576228A CN 201510860972 A CN201510860972 A CN 201510860972A CN 105576228 A CN105576228 A CN 105576228A
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张淑芬
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Shaanxi Qiyuan Technology Development Co Ltd
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Shaanxi Qiyuan Technology Development Co Ltd
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Abstract

本发明涉及太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法。溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法，包括以下步骤：（1）LiMn204的制备；（2）电极的制备；（3）电池的制备。本发明提供的方法原料各组分可达原子级的均匀混合，产品化学均匀性好，纯度高，化学计量比可精确控制：热处理温度可显著降低，热处理时间可显著缩短。因此，采用溶胶凝胶法合成尖晶石型LiMn204，对优化材料的组成、结构，提高材料电化学性能，降低制备成本具有很大的吸引力。

Description

溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法。
背景技术
近10年来锂离子蓄电池的研究和开发一直受到全世界的广泛关注，其中正极材料的研究是锂离子蓄电池研究和开发中一个非常重要的环节。尖晶石型LiMn204材料，作为最有竞争潜力的锂离子二次电池的正极材料之一，具有资源丰富、价格低廉、安全、污染小等优点。而随着纳米技术的发展，研究学者们认识到纳米材料应用于锂离子二次电池中的优越性。
纳米LiMn204材料在锂离子嵌入／脱嵌过程中，其电化学性能、晶体结构、颗粒形貌、物理性质等方面均表现出特殊的行为：一方面，纳米LiMn204的高空隙率为锂离子提供了大量的嵌入空间位置，提高了嵌锂容量和能量密度；另一方面，由于锂离子扩散路径短，有利于锂离子的快速嵌入和嵌出，在动力学上有明显优势。同时，纳米LiMn204在大电流充放电下极化程度小，可逆容量高，循环性能较好。目前LiMn204的合成方法众多，溶胶凝胶法是一种先进的材料合成方法。
发明内容
本发明旨在提出一种溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法。
本发明的技术方案在于：
溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法，包括以下步骤：
（1）LiMn204的制备；
（2）电极的制备；
（3）电池的制备。
所述的LiMn204的制备方法为：
（1）按Li+：Mn2+=1：2比例分别称取硝酸锂、醋酸锰，在磁力搅拌下依次溶解在去离子水中，搅拌10mm形成金属离子浓度为0.5mol／L的均一水溶液；
（2）加入丙烯酸，体积为加入去离子水体积的一半，滴加硝酸调节溶液的pH=2；继续搅拌30min，将此溶液放在烘箱中调节150℃，保温15h，得到棕褐色的干凝胶；
（3）将干凝胶研磨后，放入马弗炉中再空气气氛中烧结。
所述的电极的制备方法为：将活性材料LiMn204、12％PVDF溶液、导电炭黑按质量比84：8：8以及分散剂NMP加入研钵中混合均匀，搅拌至浆料具有较好的可塑性，接着用刮刀均匀地涂敷在铝箔上，厚度为200um，于120℃烘箱中烘干两个小时，然后用滚压机碾压电极片；将电极片冲压成所需14mm圆形正极片的，正极片在真空干燥箱中，110℃下干燥8h后，称量，放入干燥的手套箱中。
所述的电池的制备方法为：以锂片为参比电极，lmol／LLiPF6／EC+DEC为电解液，聚丙烯膜Celgard2400为隔膜，在手套箱中组装成型扣式电池。
本发明的技术效果在于：
本发明提供的方法原料各组分可达原子级的均匀混合，产品化学均匀性好，纯度高，化学计量比可精确控制：热处理温度可显著降低，热处理时间可显著缩短。因此，采用溶胶凝胶法合成尖晶石型LiMn204，对优化材料的组成、结构，提高材料电化学性能，降低制备成本具有很大的吸引力。
具体实施方式
溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法，包括以下步骤：
（1）LiMn204的制备；
（2）电极的制备；
（3）电池的制备。
其中，LiMn204的制备方法为：
（1）按Li+：Mn2+=1：2比例分别称取硝酸锂、醋酸锰，在磁力搅拌下依次溶解在去离子水中，搅拌10mm形成金属离子浓度为0.5mol／L的均一水溶液；
（2）加入丙烯酸，体积为加入去离子水体积的一半，滴加硝酸调节溶液的pH=2；继续搅拌30min，将此溶液放在烘箱中调节150℃，保温15h，得到棕褐色的干凝胶；
（3）将干凝胶研磨后，放入马弗炉中再空气气氛中烧结。
其中，电极的制备方法为：将活性材料LiMn204、12％PVDF溶液、导电炭黑按质量比84：8：8以及分散剂NMP加入研钵中混合均匀，搅拌至浆料具有较好的可塑性，接着用刮刀均匀地涂敷在铝箔上，厚度为200um，于120℃烘箱中烘干两个小时，然后用滚压机碾压电极片；将电极片冲压成所需14mm圆形正极片的，正极片在真空干燥箱中，110℃下干燥8h后，称量，放入干燥的手套箱中。
其中，电池的制备方法为：以锂片为参比电极，lmol／LLiPF6／EC+DEC为电解液，聚丙烯膜Celgard2400为隔膜，在手套箱中组装成型扣式电池。

Claims (4)

1.溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）LiMn204的制备；
（2）电极的制备；
（3）电池的制备。
2.根据权利要求1所述的溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法，其特征在于：所述的LiMn204的制备方法为：
（1）按Li+：Mn2+=1：2比例分别称取硝酸锂、醋酸锰，在磁力搅拌下依次溶解在去离子水中，搅拌10mm形成金属离子浓度为0.5mol／L的均一水溶液；
（2）加入丙烯酸，体积为加入去离子水体积的一半，滴加硝酸调节溶液的pH=2；继续搅拌30min，将此溶液放在烘箱中调节150℃，保温15h，得到棕褐色的干凝胶；
（3）将干凝胶研磨后，放入马弗炉中再空气气氛中烧结。
3.根据权利要求1所述的溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法，其特征在于：所述的电极的制备方法为：将活性材料LiMn204、12％PVDF溶液、导电炭黑按质量比84：8：8以及分散剂NMP加入研钵中混合均匀，搅拌至浆料具有较好的可塑性，接着用刮刀均匀地涂敷在铝箔上，厚度为200um，于120℃烘箱中烘干两个小时，然后用滚压机碾压电极片；将电极片冲压成所需14mm圆形正极片的，正极片在真空干燥箱中，110℃下干燥8h后，称量，放入干燥的手套箱中。
4.根据权利要求1所述的溶胶凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池的方法，其特征在于：所述的电池的制备方法为：以锂片为参比电极，lmol／LLiPF6／EC+DEC为电解液，聚丙烯膜Celgard2400为隔膜，在手套箱中组装成型扣式电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106602057A (zh) * 2017-01-05 2017-04-26 广州盘太能源科技有限公司 一种锂离子电池正极材料的制造方法
CN108933243A (zh) * 2018-07-11 2018-12-04 合肥师范学院 一种高比容量钠离子电池正极材料及其制备方法和钠离子电池
CN110642303A (zh) * 2019-08-30 2020-01-03 广东新凌嘉新能源股份有限公司 一种改进的动力三元圆柱锂电池正极材料及其制备方法

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