本發明專利技術涉及一種鋰離子正極材料Li2MnSiO4/PPY的制備方法，將鋰鹽、錳鹽和正硅酸四乙酯在均勻介質中混合，加入催化劑，攪拌轉入聚四氟乙烯罐中，反應，得到濕凝膠，烘干后得到干凝膠；將干凝膠研磨成粉末，球磨，蒸干得反應前驅體；將前驅體壓片、煅燒得到Li2MnSiO4；將吡咯單體和鈉鹽溶于去離子水中，加入三價鐵鹽攪拌，加入Li2MnSiO4攪拌，離心，洗滌，干燥，得到鋰離子正極材料Li2MnSiO4/PPY。本發明專利技術具有制備工藝簡便，成本低廉，得到的材料分散性好等優點。Li2MnSiO4/PPY鋰離子電池正極材料由于其高的理論容量、突出的安全性能、晶體框架結構穩定、充放電電壓平臺靈活可控等優點成為很有發展潛力的新一代鋰離子電池正極材料。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，特別是涉及一種鋰離子電池正極材料Li2MnSi04/PPY的制備方法。
技術介紹
鋰離子二次電池作為高比能量化學電源已經廣泛應用于移動通訊、筆記本電腦、攝像機、照相機、便攜式儀器儀表等領域，迅速發展成為目前最重要的二次電池之一。鋰離子電池作為最新一代的綠色高能蓄電池，于20世紀90年代初迅速發展起來，其具有工作電壓高、能量密度大、循環性能好、自放電小、無記憶效應等突出特點，性價比優勢明顯。鋰離子電池技術已經不僅僅是一項產業技術，同時，它還關系著一個國家的信息產業的發展，是·新能源產業發展的基礎，也是現代和未來軍事設備不可缺少的動力能源。所以鋰離子二次電池引起全世界的聞度關注和研究的熱點。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，在鋰離子充放電過程中，不僅要提供正負極嵌鋰化合物往復嵌/脫所需要的鋰，而且還要負擔負極材料表面形成SEI膜所需的鋰，故正極材料的性能在很大程度上影響著電池的性能，并直接決定著電池成本的高低。1991年，日本Sony公司推出了第一代商業化鋰離子電池，其以LiCoO2S正極材料。但是由于LiCoO2中鈷的資源短缺，價格昂貴，有毒性，對環境有一定的污染，因此不能適應大型動力電車的要求。Li2Mn2O4雖然成本低廉，但循環性能差，安全性也差。1997年開始，許多研究小組報道了 LiMPO4 (M=Fe, Mn, Co, Ni)材料，但是其理論容量較低，并且電子導電率與真實密度很難同時提高，難以滿足新一代大容量鋰二次電池的需要。與LiMPO4相比，正交結構的正硅酸鹽聚陰離子型化合物(Li2MSiO4)材料具有高出約一倍的理論容量。由于其高的理論容量、突出的安全性能、晶體框架結構穩定、充放電電壓平臺靈活可控等優點成為很有發展潛力的新一代鋰離子電池正極材料。而硅酸錳鋰，比硅酸鐵鋰多一個鋰離子，比其有更高的理論容量，自然界中具有較多的錳并且是環境友好型的一種材料，所以是一種被受關注的鋰離子正極電池材料。硅酸錳鋰在具有以上優點的基礎上，硅酸錳鋰電子導電率很低，在充放電循環過程中硅酸錳鋰結構易坍塌，導致其循環性能較差。通過Li2MnSiO4與PPY復合，進一步提高材料的電化學性能。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本專利技術提供一種鋰離子電池正極材料Li2MnSi04/PPY的制備方法。一種鋰離子正極材料Li2MnSi04/PPY的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)按摩爾計量比2:1:1將鋰鹽、錳鹽和正硅酸四乙酯在均勻介質中混合，之后再加入催化劑，磁力攪拌使溶液混合均勻； (2)將均勻混合的原料轉入聚四氟乙烯罐中，于恒溫箱中80 120°C反應20 30小時，得到濕凝膠，將凝膠狀的材料于鼓風干燥箱中40 80°C烘干后得到干凝膠； (3)將得到的干凝膠在瑪瑙研缽中研磨成粉末，以有機溶劑為分散劑球磨6 12小時，將分散劑蒸干得反應前驅體；將前驅體以4 IOMPa壓片，在氮氣氛中450 700°C下煅燒10 20小時得到Li2MnSiO4 ； (4)將吡咯單體和鈉鹽溶于去離子水中，之后再向去離子水中加入作為氧化試劑的三價鐵鹽，溶液在0 15°C磁力攪拌6 12小時，加入Li2MnSiO4繼續攪拌，完成聚合反應，之后再離心，用去離子水洗滌，之后在70 100°C真空干燥24 36小時，得到鋰離子正極材料 Li2MnSi04/PPY。所述的鋰鹽為硝酸鋰、碳酸鋰、氯化鋰、醋酸鋰、檸檬酸鋰、草酸鋰、甲酸鋰、乳酸鋰、異丙醇鋰中的一種。所述的錳鹽為硝酸錳、氯化錳、碳酸錳、醋酸錳、草酸錳中的一種。所述的均勻介質為水、乙醇、丙酮、乙醚中的一種或其組合。所述的催化劑為甲酸、鹽酸、冰醋酸、次氯酸中的一種。所述的有機溶劑分散劑為丙酮，或乙醇，或乙醚。所述的鈉鹽為對甲苯磺酸鈉，或十二烷基苯磺酸鈉，或二苯胺磺酸鈉，或苯磺酸鈉。所述的三價鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、檸檬酸鐵、草酸鐵中的一種。所述的加入催化劑的量為0. 01 0. 03 molo該方法制備的Li2MnSi04/PPY分散性好，電化學性能高，且制備工藝簡便，成本低廉，有可能成為具有前途的一種材料。有益效果 本專利技術利用溶劑熱輔助溶膠凝膠法和化學氧化聚合有效制備出Li2MnSi04/PPY材料。由于硅酸鹽材料電導率比較差，通過與PPY復合進行改性，有效地提高了該材料的電導率 及其比容量。附圖說明圖1為實施例1制備Li2MnSi04/PPY材料的XRD圖。圖2為實施例1制備Li2MnSi04/PPY材料的SEM圖。圖3為實施例1制備Li2MnSi04/PPY材料的循環壽命圖。圖4為實施例1制備Li2MnSi04/PPY材料的交流阻抗圖。圖5為實施例2制備Li2MnSi04/PPY材料的循環壽命圖。具體實施例方式本專利技術下面通過具體實例進行詳細的描述，但是本專利技術的保護范圍不受限于這些實施例子。實施例1: (I)按摩爾量比0. 02mol: 0. Olmol: 0. Olmol將醋酸鋰、醋酸錳和正硅酸四乙酯在均勻介質中混合，之后加入0.01 mol的冰醋酸，磁力攪拌使溶液混合均勻。(2)將均勻混合的原料轉入100 mL聚四氟乙烯罐中，于恒溫箱中80°C反應30 h，得到濕凝膠，將凝膠狀的材料于鼓風干燥箱中60 °C烘干后得到干凝膠；(3)將得到的干凝膠在瑪瑙研缽中研磨成粉末，以丙酮溶劑為分散劑球磨8 h，將分散劑蒸干得到反應前驅體。將前驅體以6 MPa壓片，在氮氣氛中500°C下煅燒12 h得到目標產物。(4)將5滴吡咯單體和對甲苯磺酸鈉溶于去離子水中，之后再向去離子水中加入作為氧化試劑的氯化鐵，溶液在(TC磁力攪拌6 h，加入Li2MnSiO4繼續攪拌，完成聚合反應，之后再離心,用去離子水洗滌,之后在70 °C真空干燥24 ho圖1為實施例1制備Li2MnSi04/PPY材料的XRD圖，根據文獻對照，其XRD峰能較好地與文獻中的峰對照，證明是該物質，XRD圖中有兩種雜質峰，分別是Li2SiO3和MnO。目前報道硅酸錳鋰的文獻不是太多，據文獻報道，目前合成的該類材料一般會有以上兩種雜質峰。圖2為實施例1制備Li2MnSi04/PPY材料的SEM圖，由圖可知，材料的顆粒比較大， 發生了聚集現象，顆粒的團聚也是導致電化學性能差的主要原因之一，顆粒尺寸的控制有待進一步研究。圖3為實施例1制備Li2MnSi04/PPY材料的循環壽命圖，純的硅酸錳鋰經過五次循環完成活化過程，而Li2MnSi04/PPY材料只需要三次循環就能完成活化過程。但兩種材料在循環過程中其放電比容量都是先升高后降低，其中Li2MnSi04/PPY材料的電化學性能要比純材料的性能好，其最大放電比容量約為100 mAh/g，純材料的最大放電比容量則為59mAh/g。圖4為實施例1制備Li2MnSi04/PPY材料的交流阻抗圖，由圖可知，PPY與Li2MnSiO4的復合有效地提高了材料的電導率，主要是PPY是一種雜環共軛型導電高分子。實施例2 (I)按摩爾量比0. 02mol: 0. Olmol: 0. Olmol將醋酸鋰、醋酸錳和正硅酸四乙酯在均勻介質中混合，之后加入0. 01 mol的催化劑冰醋酸，磁力攪拌使溶液混合均勻。(2)將均勻混合的原料轉本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋰離子正極材料Li2MnSiO4/PPY?的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）按摩爾計量比2:?1:?1將鋰鹽、錳鹽和正硅酸四乙酯在均勻介質中混合，之后再加入催化劑，磁力攪拌使溶液混合均勻；（2）將均勻混合的原料轉入聚四氟乙烯罐中，于恒溫箱中80～120℃反應20～30小時，得到濕凝膠，將凝膠狀的材料于鼓風干燥箱中40～80℃烘干后得到干凝膠；（3）將得到的干凝膠在瑪瑙研缽中研磨成粉末，以有機溶劑為分散劑球磨6～12小時，將分散劑蒸干得反應前驅體；將前驅體以4～10MPa壓片，在氮氣氛中450～700℃下煅燒10～20小時得到Li2MnSiO4；（4）將吡咯單體和鈉鹽溶于去離子水中，之后再向去離子水中加入作為氧化試劑的三價鐵鹽，溶液在0～15℃磁力攪拌6～12小時，加入Li2MnSiO4繼續攪拌，完成聚合反應，之后再離心，用去離子水洗滌，之后在70～100℃真空干燥24～36?小時，得到鋰離子正極材料Li2MnSiO4/PPY。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳曉燕，張春明，王丹，張遙遙，汪元元，何丹農，
申請(專利權)人：上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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