專利名稱：正極材料Li1-x-yNaxKyMn2O4制備方法
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進一步的，所述Lil_x-yNaxKyMn204 中 0〈x, y<0. I。進一步的，所述原材料混合方式為傳統機械球磨方式。進一步的，所述原材料混合方式為通過溶膠凝膠方法的混合方式。進一步的，所述高溫處理過程為先在200-300度的氮氣環境下預燒，然后再在 700-950度的氧氣環境下燒結。進一步的，所述鋰鹽為醋酸鋰、草酸鋰、碳酸鋰中的一種。進一步的，所述鈉鹽包括碳酸鈉、草酸鈉、醋酸鈉中的一種。進一步的，所述鉀鹽為醋酸鉀。進一步的，所述錳源為醋酸錳、草酸錳、二氧化錳、三氧化二錳中的一種。與現有技術相比，本發明具有以下優點
I、鈉離子與鉀離子在地球上的含量高，價格相對便宜，有些用于部分取代錳元素的雜 質金屬的價格比較貴重。2、材料合成制備方法簡單，采用其他金屬部分取代元素錳時，有時候需要嚴格的 制備條件。3、更加環保，無污染。鈉離子與鉀離子是日常生活環境中常見的金屬離子，材料生 產中不會引起額外的環境污染，而用于取代錳元素的其他金屬，一般都具有污染性，有些還 有明顯毒性。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例詳細說明。
具體實施例方式下面將結合實施例，來詳細說明本發明。實施例I :
LiO. 8NaO. 1K0. 1Μη204 元素鋰按照110%計算以補充制備過程中的損失。按照鋰鈉鉀錳元素的摩爾比 O. 88 :0. I :0. I 2的計量比稱量醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鉀、二氧化錳，球磨機球磨3小時充分 混合后，在氮氣中300度預燒3小時，自然冷卻后再在球磨機中球磨3小時，然后在800度 氧氣中燒結21小時，自然冷卻后得到產品。以產物為正極，以金屬鋰為負極，以IM LiPF6/ EC+DEC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在O. IC倍率下容量為120mAh/g，作為對比的相同 條件下制備的LiMn204材料的容量為130mAh/g。60度循環50次以后，對比樣品LiMn204 的容量為 75mAh/g，而 LiO. 8NaO. 1K0. 1Μη204 的容量仍然有 110mAh/g。實施例2
LiO. 8NaO. 1K0. 1Μη204 元素鋰按照110%計算以補充制備過程中的損失。按照鋰鈉鉀錳元素的摩爾比 O. 88 :0. I :0. I 2的計量比稱量醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸錳，充分混合后溶于蒸餾水 中，加入檸檬酸，緩慢加熱蒸發水分得到凝膠，將凝膠在氮氣中300度預燒3小時，自然冷卻 后再在球磨機中球磨3小時，然后在800度氧氣中燒結21小時，自然冷卻后得到產品。以產 物為正極，以金屬鋰為負極，以IM LiPF6/EC+DEC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在O. IC 倍率下容量為123mAh/g，作為對比的相同條件下制備的LiMn204材料的容量為137mAh/g。60度循環50次以后，對比樣品LiMn204的容量為86mAh/g，而LiO. 8NaO. 1K0. lMn204的容 量仍然有117mAh/g。實施例3
LiO.9K0. lMn204
元素鋰按照110%計算以補充制備過程中的損失。按照鋰鈉鉀錳元素的摩爾比 0. 99 :0. I 2的計量比稱量醋酸鋰、醋酸鉀、醋酸錳，充分混合后溶于蒸餾水中，加入檸檬 酸，緩慢加熱蒸發水分得到凝膠，將凝膠在氮氣中300度預燒3小吋，自然冷卻后再在球磨 機中球磨3小時，然后在800度氧氣中燒結21小吋，自然冷卻后得到產品。以產物為正極， 以金屬鋰為負極，以IM LiPF6/EC+DEC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在0. IC倍率下容 量為133mAh/g，作為對比的相同條件下制備的LiMn204材料的容量為137mAh/g。60度循 環50次以后，對比樣品LiMn204的容量為86mAh/g，而LiO. 8NaO. 1K0. lMn204的容量仍然有 121mAh/g。實施例4
LiO. 9NaO. lMn204
元素鋰按照110%計算以補充制備過程中的損失。按照鋰鈉錳元素的摩爾比0. 99 0. I 2的計量比稱量醋酸鋰、醋酸鉀、醋酸錳，充分混合后溶于蒸餾水中，加入檸檬酸，緩慢 加熱蒸發水分得到凝膠，將凝膠在氮氣中300度預燒3小吋，自然冷卻后再在球磨機中球磨 3小時，然后在850度氧氣中燒結21小吋，自然冷卻后得到產品。以產物為正極，以金屬鋰 為負極，以IM LiPF6/EC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在0. IC倍率下容量為132mAh/g， 作為對比的相同條件下制備的LiMn204材料的容量為137mAh/g。60度循環50次以后，對 比樣品 LiMn204 的容量為 86mAh/g，而 LiO. 8NaO. 1K0. lMn204 的容量仍然有 114mAh/g。實施例5
LiO. 8NaO. 1K0. lMn204
元素鋰按照110%計算以補充制備過程中的損失。按照鋰鈉鉀錳元素的摩爾比 0. 88 :0. I :0. I 2的計量比稱量碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、ニ氧化錳，球磨機球磨3小時充分 混合后，在氮氣中300度預燒3小吋，自然冷卻后再在球磨機中球磨3小時，然后在900度 氧氣中燒結24小吋，自然冷卻后球磨產物3小吋，再在900度下燒結12小吋。以產物為正 極，以金屬鋰為負極，以IM LiPF6/EC+DEC+DMC為電解液，組裝成扣式電池，在0. IC倍率下 容量為114mAh/g，作為對比的相同條件下制備的LiMn204材料的容量為120mAh/g。60度循 環50次以后，對比樣品LiMn204的容量為72mAh/g，而LiO. 8NaO. 1K0. lMn204的容量仍然有 90mAh/g。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于，以鈉離子、鉀離子中的一種或兩種來部分取代錳酸鋰LiMn204中的鋰元素，并包括以下步驟先將鋰、鈉、鉀、錳元素以摩爾比的計量比稱量鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、錳源，后將原材料充分混合，經高溫處理12-36小時后冷卻，通過高溫固相反應方法合成Lil-x-yNaxKyMn204電極。
2.根據權利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述Lil-x-yNaxKyMn204 中 0<x,y<0.I。
3.根據權利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述原材料混合方式為傳統機械球磨方式。
4.根據權利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述原材料混合方式為通過溶膠凝膠方法的混合方式。
5.根據權利要求I或3或4所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述高溫處理過程為先在200-300度的氮氣環境下預燒，然后再在700-950度的氧氣環境下燒結。
6.根據權利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述鋰鹽為醋酸鋰、草酸鋰、碳酸鋰中的一種。
7.根據權利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述鈉鹽包括碳酸鈉、草酸鈉、醋酸鈉中的一種。
8.根據權利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述鉀鹽為醋酸鉀。
9.根據權利要求I所述的正極材料Lil-x-yNaxKyMn204制備方法,其特征在于所述錳源為醋酸錳、草酸錳、二氧化錳、三氧化二錳中的一種。
全文摘要
本發明公開了正極材料Li1-x-yNaxKyMn2O4制備方法，以鈉離子、鉀離子中的一種或兩種來部分取代錳酸鋰LiMn2O4中的鋰元素，并包括以下步驟先將鋰、鈉、鉀、錳元素以摩爾比的計量比稱量醋酸鋰、醋酸鈉、醋酸鉀、二氧化錳，后將原材料充分混合，經高溫處理12-36小時后冷卻，通過高溫固相反應方法合成Li1-x-yNaxKyMn2O4電極。本發明采用了常見的鈉離子與鉀離子，在地球上的含量高，價格相對便宜，且無明顯毒，使得該發明在材料生產中不會引起額外的環境污染，該發明材料合成制備方法簡單，更加環保，無污染。
文檔編號C01G45/12GK102659183SQ201210055969
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月6日 優先權日2012年3月6日
發明者孫豐霞, 徐艷輝 申請人:蘇州大學