溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池制備技術領域，具體涉及一種溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法。
【背景技術】
[0002]近10年來鋰離子蓄電池的研究和開發(fā)一直受到全世界的廣泛關注，其中正極材料的研究是鋰離子蓄電池研究和開發(fā)中一個非常重要的環(huán)節(jié)。尖晶石型LiMn2O4材料，作為最有競爭潛力的鋰離子二次電池的正極材料之一，具有資源豐富、價格低廉、安全、污染小等優(yōu)點。而隨著納米技術的發(fā)展，研究學者們認識到納米材料應用于鋰離子二次電池中的優(yōu)越性。
[0003]納米LiMn2O4材料在鋰離子嵌入/脫嵌過程中，其電化學性能、晶體結構、顆粒形貌、物理性質等方面均表現(xiàn)出特殊的行為:一方面，納米LiMn2O4的高空隙率為鋰離子提供了大量的嵌入空間位置，提高了嵌鋰容量和能量密度；另一方面，由于鋰離子擴散路徑短，有利于鋰離子的快速嵌入和嵌出，在動力學上有明顯優(yōu)勢。同時，納米LiMn2O4在大電流充放電下極化程度小，可逆容量高，循環(huán)性能較好。目前LiMn2O4的合成方法眾多，溶膠凝膠法是一種先進的材料合成方法。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明旨在提出一種溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案在于:
溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法，包括以下步驟:
(1)LiMn2O4的制備；
(2)電極的制備；
(3)電池的制備。
[0006]所述的LiMn2O4的制備方法為:
(1)按Li+=Mn2+=I:2比例分別稱取硝酸鋰、醋酸錳，在磁力攪拌下依次溶解在去離子水中，攪拌10 mm形成金屬離子濃度為0.5 mol / L的均一水溶液；
(2)加入丙烯酸，體積為加入去離子水體積的一半，滴加硝酸調節(jié)溶液的pH=2;繼續(xù)攪拌30 min，將此溶液放在烘箱中調節(jié)150°C，保溫15 h，得到棕褐色的干凝膠；
(3)將干凝膠研磨后，放入馬弗爐中再空氣氣氛中燒結。
[0007]所述的電極的制備方法為:將活性材料LiMn204、12% PVDF溶液、導電炭黑按質量比84:8:8以及分散劑NMP加入研缽中混合均勻，攪拌至漿料具有較好的可塑性，接著用刮刀均勻地涂敷在鋁箔上，厚度為200um，于120°C烘箱中烘干兩個小時，然后用滾壓機碾壓電極片；將電極片沖壓成所需14mm圓形正極片的，正極片在真空干燥箱中，110°C下干燥Sh后，稱量，放入干燥的手套箱中。
[0008]所述的電池的制備方法為:以鋰片為參比電極，I mol / L LiPF6 / EC+DEC為電解液，聚丙烯膜Celgard 2400為隔膜，在手套箱中組裝成型扣式電池。
[0009]本發(fā)明的技術效果在于:
本發(fā)明提供的方法原料各組分可達原子級的均勻混合，產(chǎn)品化學均勻性好，純度高，化學計量比可精確控制:熱處理溫度可顯著降低，熱處理時間可顯著縮短。因此，采用溶膠凝膠法合成尖晶石型LiMn2O4,對優(yōu)化材料的組成、結構，提高材料電化學性能，降低制備成本具有很大的吸引力。
【具體實施方式】
[0010]溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法，包括以下步驟:
(1)LiMn2O4的制備；
(2)電極的制備；
(3)電池的制備。
[0011]其中，LiMn2O4的制備方法為:
(1)按Li+=Mn2+=I:2比例分別稱取硝酸鋰、醋酸錳，在磁力攪拌下依次溶解在去離子水中，攪拌10 mm形成金屬離子濃度為0.5 mol / L的均一水溶液；
(2)加入丙烯酸，體積為加入去離子水體積的一半，滴加硝酸調節(jié)溶液的pH=2;繼續(xù)攪拌30 min，將此溶液放在烘箱中調節(jié)150°C，保溫15 h，得到棕褐色的干凝膠；
(3)將干凝膠研磨后，放入馬弗爐中再空氣氣氛中燒結。
[0012]其中，電極的制備方法為:將活性材料LiMn204、12% PVDF溶液、導電炭黑按質量比84:8:8以及分散劑NMP加入研缽中混合均勻，攪拌至漿料具有較好的可塑性，接著用刮刀均勻地涂敷在鋁箔上，厚度為200um，于120°C烘箱中烘干兩個小時，然后用滾壓機碾壓電極片；將電極片沖壓成所需14mm圓形正極片的，正極片在真空干燥箱中，110°C下干燥Sh后，稱量，放入干燥的手套箱中。
[0013]其中，電池的制備方法為:以鋰片為參比電極，I mol / L LiPF6 / EC+DEC為電解液，聚丙烯膜Celgard 2400為隔膜，在手套箱中組裝成型扣式電池。
【主權項】
1.溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)LiMn2O4的制備； (2)電極的制備； (3)電池的制備。2.根據(jù)權利要求1所述的溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法，其特征在于:所述的LiMn2O4的制備方法為: (1)按Li+=Mn2+=I:2比例分別稱取硝酸鋰、醋酸錳，在磁力攪拌下依次溶解在去離子水中，攪拌10 mm形成金屬離子濃度為0.5 mo I / L的均一水溶液； (2)加入丙烯酸，體積為加入去離子水體積的一半，滴加硝酸調節(jié)溶液的pH=2;繼續(xù)攪拌30 min，將此溶液放在烘箱中調節(jié)150°C，保溫15 h，得到棕褐色的干凝膠； (3)將干凝膠研磨后，放入馬弗爐中再空氣氣氛中燒結。3.根據(jù)權利要求1所述的溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法，其特征在于:所述的電極的制備方法為:將活性材料LiMn204、12% PVDF溶液、導電炭黑按質量比84:8:8以及分散劑NMP加入研缽中混合均勻，攪拌至漿料具有較好的可塑性，接著用刮刀均勻地涂敷在鋁箔上，厚度為200um，于120°C烘箱中烘干兩個小時，然后用滾壓機碾壓電極片；將電極片沖壓成所需14mm圓形正極片的，正極片在真空干燥箱中，110°C下干燥Sh后，稱量，放入干燥的手套箱中。4.根據(jù)權利要求1所述的溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法，其特征在于:所述的電池的制備方法為:以鋰片為參比電極，I mol / L LiPF6 / EC+DEC為電解液，聚丙烯膜Celgard 2400為隔膜，在手套箱中組裝成型扣式電池。
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能電池制備技術領域，具體涉及一種溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法。溶膠凝膠法制備錳酸鋰作為鋰離子電池的方法，包括以下步驟：（1）LiMn204的制備；（2）電極的制備；（3）電池的制備。本發(fā)明提供的方法原料各組分可達原子級的均勻混合，產(chǎn)品化學均勻性好，純度高，化學計量比可精確控制：熱處理溫度可顯著降低，熱處理時間可顯著縮短。因此，采用溶膠凝膠法合成尖晶石型LiMn204，對優(yōu)化材料的組成、結構，提高材料電化學性能，降低制備成本具有很大的吸引力。
【IPC分類】C01G45/12, H01M4/505, H01M4/1397
【公開號】CN105576228
【申請?zhí)枴緾N201510860972
【發(fā)明人】張淑芬
【申請人】陜西啟源科技發(fā)展有限責任公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月1日