專利名稱：用微波技術(shù)合成鋰離子蓄電池材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用微波技術(shù)合成鋰離子蓄電池材料LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4的方法。
本發(fā)明所用原料為氫氧化鋰或碳酸鋰、氧化鈷、氧化鎳和二氧化錳，原料要求全部為分析純、微米級粉末。合成鈷酸鋰所用的原料為氫氧化鋰(或碳酸鋰)與氧化鈷；合成鎳酸鋰所用的原料為氫氧化鋰與氧化鎳；合成錳酸鋰所用的原料為氫氧化鋰與二氧化錳。本發(fā)明是將選好的原料根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式按摩爾比各取一定的量充分混合后投入微波爐內(nèi)的反應(yīng)器中，通入保護氣體，控制輸出功率1-100千瓦和反應(yīng)時間1-60分鐘，啟動微波爐，達到要求時間后，從反應(yīng)器中取出反應(yīng)產(chǎn)物。微波爐選用頻率為2.45GHZ，反應(yīng)溫度控制在600℃-900℃。
微波合成三種電池材料的機理是利用微波加熱，微波通過其在物料內(nèi)部耗散來直接加熱物料。根據(jù)物料性質(zhì)(電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、介電常數(shù)等)不同，微波可以及時而有效地在整個物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量，加熱過程與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。氧化鈷、氧化鎳和氧化錳均為過渡金屬氧化物，電導(dǎo)率高，具有很強的吸收微波的能力。本發(fā)明是利用這種性質(zhì)合成LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4。
本發(fā)明過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)
通過采用X射線衍射分析，在微波作用下，采用氫氧化鋰與氧化鈷可以生成LiCoO2；采用氫氧化鋰與氧化鎳在氧氣氣氛下可以生成LiNiO2；采用氫氧化鋰與氧化錳在保護氣氛下可以生成LiMn2O4。電化學(xué)性能滿足實際比容量LiCoO2140mAh·g-1，LiNiO2130mAh·g-1和LiMn2O4140mAh·g-1。LiCoO2和LiNiO2的結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，LiMn2O4為尖晶石結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的主要優(yōu)點是1、微波加熱具有高效和均勻的作用，可以提高反應(yīng)速度；2、合成環(huán)境較好，降低成本；3、工藝簡單，易于控制。
例2、用微波技術(shù)合成LiNiO2特制微波爐，反應(yīng)器與微波爐腔隔開，將微米級粉末狀原料氫氧化鋰與氧化鎳根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式按摩爾比各取一定的量充分混合后放入微波爐內(nèi)的反應(yīng)器中，通入氧氣，控制微波爐輸出功率為5千瓦，反應(yīng)時間在30分鐘以內(nèi)，得到粉末狀的產(chǎn)物L(fēng)iNiO2。
例3、用微波技術(shù)合成LiMn2O4。
特制微波爐，反應(yīng)器與微波爐腔隔開，將微米級粉末狀原料氫氧化鋰與氧化錳根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式按摩爾比各取一定的量充分混合后放入微波爐內(nèi)的反應(yīng)器中，通入保護氣體，控制微波爐輸出功率為5千瓦，反應(yīng)時間在30分鐘以內(nèi)，得到粉末狀的產(chǎn)物L(fēng)iMn2O4。
權(quán)利要求
1.一種用微波技術(shù)合成鋰離子蓄電池材料的方法，其特征在于以氫氧化鋰或碳酸鋰與氧化鈷，氫氧化鋰與氧化鎳，氫氧化鋰與二氧化錳為原料，原料要求粉末狀、微米級、分析純，將選好的原料根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式按摩爾比各取一定的量充分混合后放入微波爐內(nèi)的反應(yīng)器中，要求反應(yīng)器與微波爐腔隔開，通入保護氣體，啟動微波爐，控制輸出功率為1-100千瓦，反應(yīng)時間1-60分鐘，反應(yīng)溫度在600℃-900℃，達到要求時間后，從反應(yīng)器中取出反應(yīng)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成鋰離子蓄電池材料的方法，其特征在于當(dāng)合成鈷酸鋰時，所用的原料為氫氧化鋰或碳酸鋰與氧化鈷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成鋰離子蓄電池材料的方法，其特征在于當(dāng)合成鎳酸鋰時，所用的原料為氫氧化鋰與氧化鎳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成鋰離子蓄電池材料的方法，其特征在于當(dāng)合成錳酸鋰時，所用的原料為氫氧化鋰與二氧化錳。
全文摘要
一種用微波技術(shù)合成鋰離子蓄電池材料的方法,屬于鋰離子蓄電池材料的合成方法,以氫氧化鋰或碳酸鋰、氧化鈷、氧化鎳和二氧化錳為原料,將選好的粉末狀原料根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式按相應(yīng)的摩爾比各取一定的量充分混合后放入微波爐內(nèi)的反應(yīng)器中,通入保護氣體,啟動微波爐,控制輸出功率1－100千瓦,反應(yīng)時間1－60分鐘,反應(yīng)溫度在600℃－900℃,達到要求時間后,取出反應(yīng)產(chǎn)物,本發(fā)明具有工藝簡單、易于控制、能耗低、產(chǎn)品性能好等優(yōu)點。
文檔編號H01M4/58GK1359163SQ0113894
公開日2002年7月17日 申請日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者翟秀靜, 符巖 申請人:東北大學(xué)