[发明专利]一种蓝牙低功耗组网互连方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种具有一维多孔结构的锰基层状富锂材料及其制备方法。

背景技术

在经济和科技迅猛发展的推动下，作为目前动力与储能电源的主角——锂离子电池也面临着多种压力，特别是在能量密度方面。能量密度与材料的容量及电池的电势差密切相关。提高电池的能量密度前提是材料必须有高嵌锂容量、有大的正负极电势差值。目前商业锂电子电池均采用碳负极，主要是石墨，由于石墨的嵌锂电位已接近锂的电极电位，且石墨具有较高的理论比容量(～370mAh·g^-1)。因此，提高锂离子电池电压和容量的关注点在于正极材料上。目前商业化锂离子电池正极材料有LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiCo_xNi_yMn_zO₂(x+y+z＝1)，然而，以上几种材料的理论比容量均在200mAh·g^-1以下，而近年来有一类材料，系锰基层状富锂氧化物[Li(Li,Mn,Ni,Co)]O₂引起了广泛关注，缘由于该材料具有高的工作电压和范围以及高的理论比容量(在2～4.8V范围内的嵌脱锂容量可高达200mAh·g^-1以上)，并且主要含资源丰富的锰，因而生产成本低。然而，这类材料的主要缺点是倍率性能差和循环性能差，前者的原因是材料的组成含有低电子和离子电导率的Li₂MnO₃，后者的原因是含有镍，镍的引入会引起较大程度的离子混排，循环时会使材料结构发生变化，结构的变化引起材料的坍塌脱落，从而使循环寿命大大减短。因此，如何提高它的倍率性能以及循环性能是目前的一个研究热点。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种具有一维多孔结构的锰基层状富锂材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的具有一维多孔结构的锰基层状富锂材料。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有一维多孔结构的锰基层状富锂材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在搅拌速度为300～1000r·min^-1的条件下将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到草酸溶液中，搅拌0.5～2h，然后再加入正戊醇和环己烷，搅拌0.5～2h，得到溶液A；

(2)在搅拌速度为300～1000r·min^-1的条件下将锰盐和钴盐的混合溶液以0.5～2drop·s^-1的速度滴入步骤(1)制得的溶液A中，然后继续搅拌5～12h，再以10000～20000r·min^-1的转速离心分离产物，用无水乙醇洗涤3～5次，最后于40～80℃真空干燥12～24h，得到具有一维结构的草酸盐微纳米棒；

(3)将步骤(2)制得的具有一维结构的草酸盐微纳米棒在空气或氧气的气氛中以1～3℃·min^-1的升温速率加热到450～500℃处理3～5h，得到具有一维多孔结构的锰钴氧化物微纳米棒；

(4)将步骤(3)制得的具有一维多孔结构的锰钴氧化物微纳米棒与适量的锂源充分混合后，在空气或氧气的气氛中以3～5℃·min^-1的升温速率加热到700℃处理5～10h，再以3～5℃·min^-1的升温速率升温至750℃处理5～10h，得到所述具有一维多孔结构的锰基层状富锂材料。

优选的，步骤(1)中所述的草酸溶液为含草酸根的溶液，优选为草酸溶液、草酸铵溶液、草酸钠溶液和草酸钾溶液中的至少一种；所述的草酸溶液的中的草酸根浓度为0.25～1.6mol·L^-1。

优选的，步骤(1)中所述的溶液A中十六烷基三甲基溴化铵溶液的浓度为1.25～10mol·L^-1。

优选的，步骤(1)中所述的正戊醇和草酸溶液的体积比为1:0.33～2.67；所述的正戊醇和环己烷的体积比为1:20～30。

优选的，步骤(2)中所述的混合溶液与溶液A中的草酸溶液的体积比为1:0.5～1:3；所述的锰盐中的锰与钴盐中的钴的摩尔比为1:0.25～4。

优选的，步骤(2)中所述的混合溶液中锰盐和钴盐的浓度均为0.05～0.75mmol·L^-1。