用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提一種用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法，將錳鹽、鈷鹽溶在均勻介質(zhì)中，磁力攪拌至完全溶解，之后將雙螯合劑加入去離子水潤(rùn)濕，加入氨水，搖至形成無色透明溶液，再將無色透明雙螯合劑溶液加入無機(jī)鹽水溶液中，形成透明溶液；所得溶液采用噴霧干燥儀進(jìn)行干燥，噴霧干燥所得的粉末經(jīng)700-850℃煅燒得到所需產(chǎn)物錳鈷氧（Mn2CoO4）。合成的Mn2CoO4顆粒較小，顆粒尺寸大小均勻，增大了材料的比表面積，進(jìn)而提高該負(fù)極材料的電化學(xué)性能，且制備工藝簡(jiǎn)便，成本低廉，被認(rèn)為是具有前途的一種材料。
【專利說明】用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種電池電極材料的制備方法，特別是一種鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油、煤炭等資源的逐漸耗盡，能源危機(jī)成為人類未來必須解決的問題之一。目前，綠色無污染高能化學(xué)電源成為各國(guó)竟相研究開發(fā)的熱點(diǎn)。鋰離子電池以其高電壓、高比能量、長(zhǎng)壽命、無記憶效應(yīng)和自放電量小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛關(guān)注。廣泛應(yīng)用于光電、信息、交通、國(guó)防和軍事等領(lǐng)域。隨著電子產(chǎn)品的小型化和微型化快速發(fā)展，多功能便攜式及高能量電子設(shè)備的迫切要求，鋰離子電池備受重視，已成為現(xiàn)在和未來重要的新能源之一。鋰離子電池是目前世界上最為理想的可充電電池，對(duì)于動(dòng)力用鋰離子電池而言，其關(guān)鍵是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是電極材料，特別是負(fù)極材料的改口 ο
[0003]自上世紀(jì)90年代初，日本的科技工作者開發(fā)出了層狀結(jié)構(gòu)的碳材料，商業(yè)化的鋰離子負(fù)極材料大多采用各種嵌鋰碳材料，至今仍是大家關(guān)注和研究的重點(diǎn)之一，但是碳負(fù)極材料存在一些缺陷:析出鋰枝晶；首次充放電效率低；與電解液發(fā)生作用；存在明顯的電壓滯后；制備方法比較復(fù)雜，從而限制了鋰離子電池的應(yīng)用范圍。
[0004]錳鈷氧(Mn2CoO4)是一種尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，是一種廣泛應(yīng)用的磁性材料，常用作燃料電池材料，目前也可以作為鋰離子電池負(fù)極材料，通過轉(zhuǎn)化和合金化反應(yīng)具有較高的Li+儲(chǔ)存容量。該材料被認(rèn)為是一種具有前途的鋰離子負(fù)極材料。
[0005]本發(fā)明采用噴霧干燥方法合成負(fù)極材料Mn2Co04。這種方法合成的Mn2CoO4顆粒較小，顆粒尺寸大小均勻，增大了材料的比表面積，進(jìn)而提高該負(fù)極材料的電化學(xué)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法。
[0007]一種用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)按摩爾量比將錳鹽、鈷鹽溶在均勻介質(zhì)中，磁力攪拌至完全溶解，之后將雙螯合劑加入去離子水潤(rùn)濕，加入氨水，搖至形成無色透明溶液，再將無色透明雙螯合劑溶液加入無機(jī)鹽水溶液中，形成透明溶液；
(2)所得溶液采用噴霧干燥儀進(jìn)行干燥，進(jìn)口溫度為180-200V,出口溫度為100-120。。；
(3)溶液用螺動(dòng)泵進(jìn)樣,流速為15mL.min_1-25 mL.mirT1 ；
(4)噴嘴氣體流量由空氣壓縮泵控制，流量為350L.h^-400 L.IT1 ;
(5)出口空氣經(jīng)出口過濾器排空，噴霧干燥所得的粉末經(jīng)700-850°C煅燒得到所需產(chǎn)物錳鈷氧(Mn2CoO4)15
[0008]所述的錳鹽為硝酸錳，或醋酸錳，或草酸錳。
[0009]所述的鈷鹽為硝酸鈷，或醋酸鈷，或草酸鈷。
[0010]所述的螯合劑為檸檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙酰丙酮、聚丙烯酸(PPA)中的一種。
[0011]所述的均勻介質(zhì)為去離子水、乙醇、丙酮的一種或其組合。
[0012]有益效果:
本發(fā)明目的在于，用錳鹽、鈷鹽及有機(jī)螯合試劑為原料，利用噴霧干燥的方法合成Mn2CoO4,這種方法合成的Mn2CoO4顆粒較小且均勻，增大了材料的比表面積，提高了材料的導(dǎo)電率，進(jìn)而提高該負(fù)極材料的電化學(xué)性能，且制備工藝簡(jiǎn)便，成本低廉，被認(rèn)為是具有前途的一種材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為實(shí)施例1Mn2CoO4制備材料的XRD圖；
圖2為實(shí)施例1Mn2CoO4制備材料的循環(huán)壽命圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明通過下面具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)的描述，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不受限于這些實(shí)施例子。
[0015]實(shí)施例一:
(I)按摩爾量0.01 mol: 0.005 mol將醋酸錳、醋酸鈷溶在去離子水中，磁力攪拌至完全溶解；之后0.015 mol-0.030 mol的乙二胺四乙酸(EDTA)-聚丙烯酸(PPA)雙螯合劑加入少量去離子水潤(rùn)濕，加入0.15 mol (12 mL)氨水，搖至形成無色透明溶液，再將無色透明雙螯合劑EDTA-PPA溶液加入無機(jī)鹽水溶液中，形成透明溶液；(2)所得溶液采用噴霧干燥儀進(jìn)行干燥，進(jìn)口溫度為180°C，出口溫度為100°C ; (3)溶液用蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，流速為15mL.miiT1; (4)噴嘴氣體流量由空氣壓縮泵控制，流量為350 L.IT1 ; (5)出口空氣經(jīng)出口過濾器排空，噴霧干燥所得的粉末經(jīng)800°C煅燒得到所需產(chǎn)物Mn2Co04。圖1為Mn2CoO4的XRD圖，經(jīng)與文獻(xiàn)對(duì)比，該材料結(jié)晶度較好，對(duì)應(yīng)JCPDF: JCPD#23-408,是正方尖晶石結(jié)構(gòu)；圖2為Mn2CoO4的循環(huán)壽命圖，在100 mA/g充放電流密度下，Mn2CoO4首次放電比容量分別是1212 mAh/g，經(jīng)過50次循環(huán)后，Mn2CoO4的放電比容量約為331 mAh/g。首次循環(huán)與第二次循環(huán)之間放電比容量相差較大，說明不可逆容量較大。
[0016]實(shí)施例二:
(I)按摩爾量0.01 mol: 0.005 mol將醋酸錳、醋酸鈷溶在去離子水中，0.015mol-0.030 mol的乙二胺四乙酸(EDTA)-檸檬酸(CA)雙螯合劑加入少量去離子水潤(rùn)濕，力口Λ 0.15 mol (12 mL)氨水，搖至形成無色透明溶液，再將無色透明雙螯合劑EDTA-CA溶液加入無機(jī)鹽水溶液中，形成透明溶液；(2)所得溶液采用噴霧干燥儀進(jìn)行干燥，進(jìn)口溫度為180°C，出口溫度為120°C ;(3)溶液用蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，流速為20 mL-min^1; (4)噴嘴氣體流量由空氣壓縮泵控制，流量為400 L.IT1 ; (5)出口空氣經(jīng)出口過濾器排空，噴霧干燥所得的粉末經(jīng)800 0C煅燒得到所需產(chǎn)物Mn2Co04。
[0017]實(shí)施例三:
(I)按摩爾量0.01 mol: 0.005 mol將醋酸錳、醋酸鈷溶在去離子水中，0.015mol-0.030 mol的乙二胺四乙酸(EDTA)-乙酰丙酮雙螯合劑加入少量去離子水潤(rùn)濕，加入
0.15 mol (12 mL)氨水,搖至形成無色透明溶液,再將無色透明雙螯合劑EDTA-乙酰丙酮溶液加入無機(jī)鹽水溶液中，形成透明溶液，80°C加熱攪拌至形成凝膠。(2)所得溶液采用噴霧干燥儀進(jìn)行干燥，進(jìn)口溫度為200°C，出口溫度為120°C ；(3)溶液用蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，流速為20mL-mirT1; (4)噴嘴氣體流量由空氣壓縮泵控制，流量為400 L.IT1 ; (5)出口空氣經(jīng)出口過濾器排空，噴霧干燥所得的粉末經(jīng)800°C煅燒得到所需產(chǎn)物Mn2Co04。
[0018]實(shí)施例四:
(I)按摩爾量0.01 mol: 0.005 mol硝酸錳、硝酸鈷溶在去離子水中，0.015 mol-0.030mol的乙EDTA-CA雙螯合劑加入少量去離子水潤(rùn)濕，加入0.15 mol (12 mL)氨水，搖至形成無色透明溶液，再將無色透明雙螯合劑EDTA-CA溶液加入無機(jī)鹽水溶液中，形成透明溶液；(2)所得溶液采用噴霧干燥儀進(jìn)行干燥，進(jìn)口溫度為200°C，出口溫度為120°C ；(3)溶液用蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，流速為18 mL-min^1; (4)噴嘴氣體流量由空氣壓縮泵控制，流量為375L.IT1 ; (5)出口空氣經(jīng)出口過濾器排空，噴霧干燥所得的粉末經(jīng)850°C煅燒得到所需產(chǎn)物Mn2CoO4O
【權(quán)利要求】
1.一種用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按摩爾量比將錳鹽、鈷鹽溶在均勻介質(zhì)中，磁力攪拌至完全溶解，之后將雙螯合劑加入去離子水潤(rùn)濕，加入氨水，搖至形成無色透明溶液，再將無色透明雙螯合劑溶液加入無機(jī)鹽水溶液中，形成透明溶液； (2)所得溶液采用噴霧干燥儀進(jìn)行干燥，進(jìn)口溫度為180-200V,出口溫度為100-120。。； (3)溶液用蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，流速為15Ml.min^-25 mL.min—1 ； (4)噴嘴氣體流量由空氣壓縮泵控制，流量為350L.h^-400 L.IT1 ; (5)出口空氣經(jīng)出口過濾器排空，噴霧干燥所得的粉末經(jīng)700-850°C煅燒得到所需產(chǎn)物錳鈷氧(Mn2CoO4)15
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法，其特征在于，所述的錳鹽為硝酸錳，或醋酸錳，或草酸錳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法，其特征在于，所述的鈷鹽為硝酸鈷，或醋酸鈷，或草酸鈷。
4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法，其特征在于，所述的螯合劑為檸檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙酰丙酮、聚丙烯酸(PPA)中的一種。
5.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋰離子二次電池負(fù)極材料錳鈷氧的制備方法，其特征在于，所述的均勻介質(zhì)為去離子水、乙醇、丙酮的一種或其組合。
【文檔編號(hào)】H01M4/50GK104332623SQ201410454443
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】何丹農(nóng), 吳曉燕, 張春明, 王丹, 嚴(yán)鵬, 楊揚(yáng) 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司