[发明专利]一种液态金属‑硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料及制备方法

摘要

本发明提供一种液态金属‑硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料及制备方法，该方法利用镓铟锡三元合金液态金属低温体积微膨胀、高温微收缩的特性，与硅酸锰锂纳米颗粒通过电镀从而使硅酸锰锂纳米颗粒由镓铟锡液态金属均匀的包裹，赋予锂离子快速迁移的通道，镓铟锡液态金属低温体积微膨胀、高温微收缩的特性将硅酸锰锂维持在稳定的结构，防止晶格塌陷，从而提高锂离子电池的安全稳定性和高倍率性能。

主权项

一种液态金属‑硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料的制备方法，其具体包括以下步骤：（1）将纳米硅粉和有机溶剂以摩尔比1:2‑5混合搅拌得到溶液A；将正硅酸乙酯与有机溶剂按摩尔比1:2‑3分散，在磁力搅拌下加入酸作为催化剂，得到溶液B；（2）将溶液A与溶液B按体积比1:1‑5充分混合，室温下搅拌15‑20小时，生成内含纳米硅的二氧化硅微球溶胶，溶于去离子水中，并在200‑250W的功率下，超声50‑70min后，配置得到混合溶液I备用；（3）按照Li元素和Mn元素的摩尔比为2：1的比例分别称取锂盐和锰盐，将锂盐和锰盐溶解于蒸馏水中，得到溶液C；（4）将步骤（1）中得到的混合溶液I滴加到溶液C中，使得Mn元素和Si元素的摩尔比为1 ：1，然后在室温下磁力搅拌1h～5h，然后再在50～80℃下油浴加热1.5h～4h，得到混合溶液II；（5）混合溶液II置于80‑90℃水浴中，并不断搅拌得到凝胶，将所得凝胶置于100‑120℃的烤箱中烘烤8h～15h，得到干凝胶，再充分研磨后干凝胶置于400‑450℃充满氦气的管式炉中烧结3‑6h，以除去多余的水蒸气，冷却研磨得硅酸锰锂材料；（6）取一定量的液态金属氯化物制备成电镀溶液，将其置于一容器内，将步骤（5）得到的硅酸锰锂材料浸入溶液中，将所述硅酸锰锂材料与电化学工作站的工作电极相连，在高速分散条件下，采用循环伏安法在其表面上电镀上液态金属层，得到液态金属‑硅酸锰锂壳核结构的锂电池正极材料；所述液态金属氯化物电镀液采用10～30g/L氯化镓、10～30g/L氯化铟、10～30g/L氯化锡、30～40g/L 硼酸混合而成。