[发明专利]锂离子电池正极材料层状LiMnO2的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及锂离子电池正极材料层状LiMnO₂的一种制备方法。

背景技术

锂离子电池与传统的充电电池相比，具有平均放电电压较高、放电时间长、质量轻等优点。围绕着锂离子电池的组成，当前研究重点主要集中在正极材料、负极材料和电解质等方面。目前负极材料的比容量现已达到正极材料的两倍，实际比容量低的正极材料制约了锂离子电池的发展。因此研究锂离子电池正极材料，对于降低电池的成本、加速电池的更新换代等关键问题有重要意义。

目前国内外锂离子二次正极材料的研究主要围绕三方面展开：(1)LiCoO₂及其衍生物正极材料的研究；(2)LiNiO₂及其衍生物正极材料的研究；(3)锰系正极材料的研究。其中LiCoO₂是最早投入商业使用的锂离子电池的正极材料，但由于价格昂贵，有毒且污染环境等缺点限制其发展。锂镍氧化物正极材料因为合成困难及过充安全问题也限制其发展。锰系正极材料中锂锰尖晶石虽然资源丰富，价格低廉，但是循环性能尚不能令人满意。

尖晶石型LiMn₂O₄理论充放电容量为148mAh/g，然而LiMnO₂理论充放电容量可以达到285mAh/g，接近尖晶石型LiMn₂O₄理论容量的两倍，因此是一种具有极大发展前景的正极材料。

传统制备层状LiMnO₂的方法主要有：高温固相法、离子交换法、溶胶凝胶法、流变相法，但这些方法工艺复杂，合成条件苛刻，且由上述方法合成得到的正极材料粒径较大，颗粒不均匀，影响LiMnO₂的电化学性能。传统水热法可以合成得到纯相层状LiMnO₂，但以纯水为溶剂时，原料锂锰比要高达20∶1，如果降低锂锰比，则无法得到纯相LiMnO₂。加上锂资源短缺造成氢氧化锂价格昂贵，使得利用传统水热法合成LiMnO₂生产锂离子电池的生产成本很高，限制其在大型储能设备中的应用。

发明内容

本发明解决的问题在于提供锂离子电池正极材料层状LiMnO₂的制备方法，原料锂锰比低，成本低廉，可实现产业化生产LiMnO₂。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

锂离子电池正极材料层状LiMnO₂的制备方法，包括以下步骤：

将三氧化二锰溶于氢氧化锂乙醇水溶液中得到混合物，将所述混合物在110℃～200℃下进行水热反应，生成LiMnO₂。

作为优选，所述三氧化二锰与氢氧化锂的锂锰摩尔比为1～20∶1。

作为优选，所述三氧化二锰与氢氧化锂的锂锰摩尔比为1～15∶1。

作为优选，所述氢氧化锂乙醇水溶液中的无水乙醇与水的体积比小于等于70％。

作为优选，所述水热反应的温度为130℃～190℃。

作为优选，所述水溶剂热反应的温度为170℃～190℃。

作为优选，所述水热反应的时间为24h～72h。

作为优选，所述水热反应的时间为48h～72h。

本发明提供锂离子电池正极材料层状LiMnO₂的一种制备方法，利用乙醇作为溶剂进行水热反应，锂锰比低，只需1∶1就能够合成纯相LiMnO₂，该方法操作简便、节省锂资源、成本低廉，可实现产业化生产LiMnO₂。

附图说明

图1为对比例1与本发明实施例1-6制备的样品的XRD图；

图2为对比例2与本发明实施例7-9制备的样品的XRD图；

图3为对比例3与本发明实施例10-12制备的样品的XRD图；

图4为实施例13-18制备的样品的XRD图；

图5为实施例19-21制备的样品的XRD图；

图6为实施例9与实施例13-17制备的样品的SEM图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供锂离子电池正极材料层状LiMnO₂的一种制备方法，包括以下步骤：