全錳系鋰離子電池及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種全錳系鋰離子電池及其制備方法，用于解決現(xiàn)有鋰離子電池由于采用金屬鋰片作為對(duì)電極而導(dǎo)致安全性差的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)方案是電池由正極材料、負(fù)極材料和隔膜組裝而成，所述負(fù)極材料是錳氧化物納米材料或者錳氧化物與碳材料的復(fù)合物，所述正極材料是錳酸鋰基納米材料。制備方法是采用水熱法或直接燒結(jié)法制備錳氧化物，再采用錳氧化物或MnO@C為負(fù)極活性材料制作鋰離子電池負(fù)極。利用靜電紡絲后燒結(jié)或直接燒結(jié)的方法制備錳酸鋰基納米材料，再采用錳酸鋰基納米材料為正極活性材料制作鋰離子電池正極。然后組裝成全錳系鋰離子電池。本發(fā)明全錳系鋰離子電池相對(duì)于【背景技術(shù)】采用金屬鋰片作為對(duì)電極提高了安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
全錳系鋰離子電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，特別涉及一種全錳系鋰離子電池。還涉及這種全錳系鋰離子電池的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會(huì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，傳統(tǒng)化石能源已不能滿(mǎn)足人類(lèi)發(fā)展的需求。解決能源危機(jī)，必須尋找新型能源。鋰離子電池因具有工作電壓高、能量密度大、自放電率低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等特點(diǎn)，已經(jīng)深入人們的日常生活，未來(lái)有望在航天、軍事等高科技領(lǐng)域得到充分發(fā)展。
[0003]傳統(tǒng)商業(yè)化的鋰離子電池多數(shù)以石墨作為負(fù)極材料，以鈷酸鋰為正極材料。由于石墨的理論容量?jī)H為372mAh g—S鈷酸鋰熱穩(wěn)定性差，容量偏低，且有毒性。當(dāng)前，正負(fù)極電極材料存在的問(wèn)題，已經(jīng)限制了鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展。
[0004]錳基氧化物由于儲(chǔ)量豐富，綠色環(huán)保，且理論容量高(Mn02:1232mAh g—工)，此外，尖晶石型LiMn2O4結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，容量相對(duì)較高且對(duì)環(huán)境友好。因此，以錳氧化物或錳氧化物與碳的復(fù)合物作為負(fù)極材料，錳酸鋰基納米材料作為正極材料，組裝成的全錳系鋰離子電池，具有高工作電壓、高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、安全穩(wěn)定等能量存儲(chǔ)特性，具有優(yōu)異的應(yīng)用前景。
[0005]文獻(xiàn)“申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)是CN 102569779A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利”公開(kāi)了一種5V鋰離子電池用正極材料錳酸鎳鋰合成的新方法。該方法通過(guò)分布煅燒得到錳酸鎳鋰正極材料的鋰離子電池，工作電壓高達(dá)5V，但是，文獻(xiàn)仍舊采用金屬鋰片作為對(duì)電極，安全性差，限制其進(jìn)一步的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有鋰離子電池由于采用金屬鋰片作為對(duì)電極而導(dǎo)致安全性差的不足，本發(fā)明提供一種全錳系鋰離子電池及其制備方法。電池由正極材料、負(fù)極材料和隔膜組裝而成，所述負(fù)極材料是錳氧化物納米材料或者錳氧化物與碳材料的復(fù)合物，所述正極材料是錳酸鋰基納米材料。制備方法采用水熱法或直接燒結(jié)法制備錳氧化物，再采用錳氧化物或MnOOC為負(fù)極活性材料制作鋰離子電池負(fù)極。利用靜電紡絲后燒結(jié)或直接燒結(jié)的方法制備錳酸鋰基納米材料，再采用錳酸鋰基納米材料為正極活性材料制作鋰離子電池正極。然后組裝成全錳系鋰離子電池。本發(fā)明全錳系鋰離子電池相對(duì)于【背景技術(shù)】采用金屬鋰片作為對(duì)電極提高了安全性。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種全錳系鋰離子電池，由正極材料、負(fù)極材料和隔膜組裝而成，其特點(diǎn)是:所述負(fù)極材料是錳氧化物納米材料或者錳氧化物與碳材料的復(fù)合物，所述正極材料是猛酸鋰基納米材料。
[0008]所述錳氧化物至少是二氧化錳、氧化亞錳、三氧化二錳或者四氧化三錳的任一種。
[0009]所述碳材料至少是活性炭、碳納米管、碳纖維、石墨稀、石墨或者富勒稀的任一種。
[0010]所述錳酸鋰基納米材料至少是錳酸鋰、錳酸鎳鋰或者磷酸錳鋰的任一種。
[0011]—種上述全錳系鋰離子電池的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟:
[0012]步驟一、采用水熱法或直接燒結(jié)法制備錳氧化物。采用水熱法時(shí)，先稱(chēng)取摩爾比高錳酸鉀:硫酸錳=2:3為原料，在120-200 °C條件下，反應(yīng)8-24h，然后經(jīng)洗滌、干燥得到MnO2;MnO2與吡咯單體在0.1-0.5M的HCl中反應(yīng)15-60min，經(jīng)洗滌、干燥得到MnO2OPPy;在氬氣氣氛下，400-800°C熱處理0.5-5h后，MnO2OPPy轉(zhuǎn)化為MnOOC;或者在氬氣氣氛下，直接將水熱反應(yīng)制得的MnO2自支撐膜在400-800 °C熱處理0.5_5h后，得到MnO自支撐膜。采用直接燒結(jié)法時(shí)，將碳酸錳在馬弗爐中400-900 0C煅燒2-12h，獲得Mn3O4。
[0013]步驟二、以步驟一制備的錳氧化物或MnOOC為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0014]步驟三、以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)鋰離子電池負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為10-1 OOOmA g—、
[0015]步驟四、利用靜電紡絲后燒結(jié)或直接燒結(jié)的方法，制備錳酸鋰基納米材料。采用靜電紡絲后燒結(jié)時(shí)，方法一，稱(chēng)取摩爾比為醋酸錳:醋酸鎳:醋酸鋰=3:1:2為原料溶于甲醇中，再加入聚乙烯吡咯烷酮使聚乙烯吡咯烷酮與甲醇的質(zhì)量比為5-15%，攪拌均勻，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鎳鋰前驅(qū)體；在馬弗爐中500-1000°C煅燒l_6h后，錳酸鎳鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iN1.5Mm.504納米材料;方法二，稱(chēng)取摩爾比為醋酸錳:醋酸鋰= 3:2溶于甲醇中，再加入聚乙烯吡咯烷酮使聚乙烯吡咯烷酮與甲醇的質(zhì)量比為5-15%，攪拌均勻，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鋰前驅(qū)體;在馬弗爐中400-900°C煅燒0.5-6h后，錳酸鎳鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iMn2O^采用直接燒結(jié)法時(shí)，稱(chēng)取摩爾比為氫氧化鋰:醋酸錳:醋酸鈷:醋酸鎳= 3:1:1:1分散于酒精中，分散均勻后揮發(fā)掉酒精，將所得固體置于馬弗爐中500-800 °C煅燒4-10h，獲得LiMnv3Niv3Co1/3Ο2納米材料。
[0016]步驟五、以步驟四制得的錳酸鋰基納米材料為正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0017]步驟六、以步驟二制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟五制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明電池由正極材料、負(fù)極材料和隔膜組裝而成，所述負(fù)極材料是錳氧化物納米材料或者錳氧化物與碳材料的復(fù)合物，所述正極材料是錳酸鋰基納米材料。制備方法采用水熱法或直接燒結(jié)法制備錳氧化物，再采用錳氧化物或MnOOC為負(fù)極活性材料制作鋰離子電池負(fù)極。利用靜電紡絲后燒結(jié)或直接燒結(jié)的方法制備錳酸鋰基納米材料，再采用錳酸鋰基納米材料為正極活性材料制作鋰離子電池正極。然后組裝成全錳系鋰離子電池。本發(fā)明全錳系鋰離子電池相對(duì)于【背景技術(shù)】采用金屬鋰片作為對(duì)電極提高了安全性。
[0019]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明全錳系鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的正、負(fù)極材料的X射線衍射圖。
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備的正、負(fù)極材料的SEM照片，圖3(a)是正極材料LiNiQ.5Mm.5O4，圖3(b)是負(fù)極材料MnOOC。
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備的全錳系鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試圖，橫坐標(biāo)表示循環(huán)次數(shù)，縱坐標(biāo)表示充放電容量，電流密度為10mA g—1。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下實(shí)施例參照?qǐng)D1-4。
[0025]裝置實(shí)施例。一種全錳系鋰離子電池，由正極材料、負(fù)極材料和隔膜組裝而成，所述負(fù)極材料是錳氧化物納米材料或者錳氧化物與碳材料的復(fù)合物，所述正極材料是錳酸鋰基納米材料。所述猛氧化物至少是二氧化猛(Μηθ2)、氧化亞猛(MnO)、三氧化二猛(Μη2θ3)或者四氧化三錳(Mn3O4)的任一種，所述碳材料至少是活性炭、碳納米管、碳纖維、石墨烯、石墨或者富勒烯的任一種。所述錳酸鋰基納米材料至少是錳酸鋰(LiMn2O4)、錳酸鎳鋰、磷酸錳鋰或者鈷鎳錳三元材料(LiMnxNiyCo1-χ—y020<x< 10<y< 10< l-x-y< I)的任一種。
[0026]方法實(shí)施例1。
[0027]I)稱(chēng)取0.316g的高錳酸鉀(KMn04)和0.507g的硫酸錳(MnS04.H20)為原料，通過(guò)水熱法，在120°C條件下，保溫24h，經(jīng)洗滌、干燥得到Mn02 ；Mn02與吡咯單體在0.1M HCl中反映60min，經(jīng)洗滌、干燥得到Mn02@聚吡咯(PPy);在氬氣氣氛下，400°C熱處理5h后，Mn02@PPy轉(zhuǎn)化為MnOOC。
[0028]2)以MnOOC為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0029]3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)MnOOC負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為1mA g^o
[0030 ] 4)利用靜電紡絲的制備方法，稱(chēng)取12mmo I的醋酸猛、4mmo I的醋酸鎳、8mmo I的醋酸鋰、12g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶入10mL的甲醇中，攪拌均勻，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鎳鋰前驅(qū)體;在馬弗爐中500 °C煅燒6h后，錳酸鎳鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iN1.5Mm.504。
[0031]5)以LiN1.5Mm.504正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0032]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0033]由圖2可以看出，本實(shí)施例制備的正極材料相組成為L(zhǎng)iN1.5Mm.504，負(fù)極材料相組成為MnOOC;由圖3(a)可以看到負(fù)極材料為納米線結(jié)構(gòu)，由圖3(b)可以看到正極材料為顆粒組成的棒狀結(jié)構(gòu)；圖4為本實(shí)施例制備的全錳系鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試圖，可以看出在循環(huán)過(guò)程中電池容量幾乎沒(méi)有衰減。
[0034]方法實(shí)施例2。
[0035]I)稱(chēng)取0.316g的高錳酸鉀和0.507g的硫酸錳，通過(guò)水熱法，在200°C條件下，保溫8h，經(jīng)洗滌、干燥得到Mn02 ；Mn02與吡咯單體在0.5M HCl中反映15min，經(jīng)洗滌、干燥得到Mn02iPPy;在氬氣中，800°C 熱處理 0.5h 后，Mn02@PPy 轉(zhuǎn)化為 MnOOC。
[0036]2)以MnOOC為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0037]3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)MnOOC負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為100mA g—1C3
[0038]4)利用靜電紡絲的制備方法，稱(chēng)取12mmo I的醋酸錳、4mmo I的醋酸鎳、Smmo I的醋酸鋰、4g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶入10mL的甲醇中，攪拌均勻，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鎳鋰前驅(qū)體;在馬弗爐中1000 °C煅燒Ih后，錳酸鎳鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iNi 0.5Mm.504。
[0039]5)以LiN1.5Mm.504正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0040]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0041 ]方法實(shí)施例3。
[0042]I)稱(chēng)取0.316g的高錳酸鉀和0.507g的硫酸錳，通過(guò)水熱法，在160°C條件下，保溫16h，經(jīng)洗滌、干燥得到Mn02 ;Mn02與吡咯單體在0.3M HCl中反映30min，經(jīng)洗滌、干燥得到Mn02iPPy ；在氬氣中750 °C熱處理2h后，Mn02@PPy轉(zhuǎn)化為MnOOC。
[0043]2)以MnOOC為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0044]3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)MnOOC負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為500mA g一工。
[0045]4)利用靜電紡絲的制備方法，稱(chēng)取3mmoI的醋酸錳、ImmoI的醋酸鎳、2mmoI的醋酸鋰、3g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶入50mL的甲醇中，攪拌均勻，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鎳鋰前驅(qū)體;在馬弗爐中800 0C煅燒2.5h后，錳酸鎳鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iNi 0.5Mm.5〇4。
[0046]5)以LiN1.5Mm.504正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0047]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0048]方法實(shí)施例4。
[0049]I)稱(chēng)取0.316g的高錳酸鉀和0.507g的硫酸錳，通過(guò)水熱法，在120 °C條件下，保溫24h，經(jīng)洗滌、干燥得到Mn02;將制得的Mn02在400 °C熱處理5h后，得到MnO自支撐膜。
[0050]2)以MnO自支撐膜為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0051 ] 3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)MnOOC負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為1mA g^o
[0052]4)利用靜電紡絲的制備方法，將12mmoI的醋酸錳、SmmoI的醋酸鋰和4g PVP溶入10mL的甲醇中，攪拌均勾，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鋰前驅(qū)體;在馬弗爐中900°C煅燒0.5h后，錳酸鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iMn2〇4。
[0053]5)以LiMn2O4正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0054]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0055]方法實(shí)施例5。
[0056]I)稱(chēng)取0.316g的高錳酸鉀和0.507g的硫酸錳，通過(guò)水熱法，在200°C條件下，保溫8h，經(jīng)洗滌、干燥得到MnO2;將制得的MnO2在800 °C熱處理0.5h后，得到MnO自支撐膜。
[0057]2)以MnO自支撐膜為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0058]3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)MnOOC負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為100mA g—1C3
[0059]4)利用靜電紡絲的制備方法，將12mmoI的醋酸錳、SmmoI的醋酸鋰和12g PVP溶入10mL的甲醇中，攪拌均勻，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鎳鋰前驅(qū)體;在馬弗爐中400°C煅燒0.5h后，錳酸鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iMn2O4。
[0060]5)以LiMn2O4正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0061]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0062]方法實(shí)施例6。
[0063]I)稱(chēng)取0.316g的高錳酸鉀和0.507g的硫酸錳，通過(guò)水熱法，在180°C條件下，保溫12h，經(jīng)洗滌、干燥得到Mn02 ；將制得的Mn02在600 °C熱處理3h后，得到MnO自支撐膜。
[0064]2)以MnO自支撐膜為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0065]3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)MnOOC負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為300mA g一 1C3
[ΟΟ??] 4)利用靜電紡絲的制備方法，將12mmoI的醋酸猛、8mmoI的醋酸鋰和6g PVP溶入10mL的甲醇中，攪拌均勾，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鎳鋰前驅(qū)體;在馬弗爐中800°C煅燒2h后，錳酸鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iMn2〇4。
[0067]5)以LiMn2O4正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0068]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0069]方法實(shí)施例7。
[0070 ] I)稱(chēng)取500mg的碳酸錳，直接在馬弗爐中400 °C煅燒12h，獲得Mn3O4。
[0071 ] 2)以Mn3O4為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0072]3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)Mn3O4負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為 I OmA g—1O
[0073]4)稱(chēng)取3mmo I的氫氧化鋰、ImmoI的醋酸猛、ImmoI的醋酸鈷和Immo I的醋酸鎳分散于50mL的酒精中，分散均勻后揮發(fā)掉酒精，將所得固體置于于馬弗爐中500°C煅燒10h，獲得LiMm/3Nii/3Coi/302o
[0074]5)以LiMm/3Nii/3Coi/302正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0075]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0076]方法實(shí)施例8。
[0077 ] I)稱(chēng)取I OOOmg的碳酸錳，直接在馬弗爐中900 °C煅燒2h，獲得Mn3O4。
[0078]2)以Mn3O4為負(fù)極活性材料，制作全電池負(fù)極。
[0079]3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)Mn3O4負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為100mA g—、
[0080]4)稱(chēng)取3mmoI的氫氧化鋰、Immol的醋酸猛、Immol的醋酸鈷和ImmoI的醋酸鎳分散于70mL的酒精中，分散均勻后揮發(fā)掉酒精，將所得固體置于于馬弗爐中800°C煅燒4h，獲得LiMm/3Nii/3Coi/302o
[0081 ] 5)以LiMm/3Ni1/3Co1/302正極活性材料，制作全電池正極。
[0082]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
[0083]方法實(shí)施例9。
[0084]I)稱(chēng)取500mg的碳酸錳，直接在馬弗爐中650 °C煅燒6h，獲得Μη3θ4。
[0085]2)以Mn3O4為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極。
[0086]3)以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)Mn3O4負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為10mA g—、
[°087] 4)稱(chēng)取3mmo I的氫氧化鋰、ImmoI的醋酸猛、ImmoI的醋酸鈷和Immo I的醋酸鎳分散于50mL的酒精中，分散均勻后揮發(fā)掉酒精，將所得固體置于于馬弗爐中650°C煅燒7h，獲得LiMm/3Nii/3Coi/302o
[0088]5)以LiMm/3Nii/3Coi/302正極活性材料，制作鋰離子電池正極。
[0089]6)以步驟2)制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟5)制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全錳系鋰離子電池，由正極材料、負(fù)極材料和隔膜組裝而成，其特征在于:所述負(fù)極材料是錳氧化物納米材料或者錳氧化物與碳材料的復(fù)合物，所述正極材料是錳酸鋰基納米材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全錳系鋰離子電池，其特征在于:所述錳氧化物至少是二氧化錳、氧化亞錳、三氧化二錳或者四氧化三錳的任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全錳系鋰離子電池，其特征在于:所述碳材料至少是活性炭、碳納米管、碳纖維、石墨烯、石墨或者富勒烯的任一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全錳系鋰離子電池，其特征在于:所述錳酸鋰基納米材料至少是錳酸鋰、錳酸鎳鋰或者磷酸錳鋰的任一種。5.—種權(quán)利要求1所述全錳系鋰離子電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、采用水熱法或直接燒結(jié)法制備錳氧化物;采用水熱法時(shí)，先稱(chēng)取摩爾比高錳酸鉀:硫酸錳=2:3為原料，在120-200 °C條件下，反應(yīng)8-24h，然后經(jīng)洗滌、干燥得到MnO2; MnO2與吡咯單體在0.1-0.5M的HCl中反應(yīng)15-60min，經(jīng)洗滌、干燥得到MnO2OPPy ；在氬氣氣氛下，400-800 °C熱處理0.5-5h后，MnO2OPPy轉(zhuǎn)化為MnOOC;或者在氬氣氣氛下，直接將水熱反應(yīng)制得的MnO2自支撐膜在400-800 °C熱處理0.5_5h后，得到MnO自支撐膜;采用直接燒結(jié)法時(shí)，將碳酸錳在馬弗爐中400-900 0C煅燒2-12h，獲得Mn3O4 ； 步驟二、以步驟一制備的錳氧化物或MnOOC為負(fù)極活性材料，制作鋰離子電池負(fù)極；步驟三、以金屬鋰片為對(duì)電極，對(duì)鋰離子電池負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化，電勢(shì)窗口為0.005-3V，電流密度為lO-lOOOmAg—S 步驟四、利用靜電紡絲后燒結(jié)或直接燒結(jié)的方法，制備錳酸鋰基納米材料;采用靜電紡絲后燒結(jié)時(shí)，方法一，稱(chēng)取摩爾比為醋酸錳:醋酸鎳:醋酸鋰=3:1:2為原料溶于甲醇中，再加入聚乙烯吡咯烷酮使聚乙烯吡咯烷酮與甲醇的質(zhì)量比為5-15%，攪拌均勻，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鎳鋰前驅(qū)體；在馬弗爐中500-1000°C煅燒l_6h后，錳酸鎳鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iN1.5Mm.504納米材料;方法二，稱(chēng)取摩爾比為醋酸錳:醋酸鋰= 3:2溶于甲醇中，再加入聚乙烯吡咯烷酮使聚乙烯吡咯烷酮與甲醇的質(zhì)量比為5-15%，攪拌均勻，進(jìn)行紡絲，獲得錳酸鋰前驅(qū)體;在馬弗爐中400-900°C煅燒0.5-6h后，錳酸鎳鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iMn2O4;采用直接燒結(jié)法時(shí)，稱(chēng)取摩爾比為氫氧化鋰:醋酸錳:醋酸鈷:醋酸鎳= 3:1:1:1分散于酒精中，分散均勻后揮發(fā)掉酒精，將所得固體置于馬弗爐中500-800 °C煅燒4-10h，獲得LiMnv3Niv3Co1/3Ο2納米材料; 步驟五、以步驟四制得的錳酸鋰基納米材料為正極活性材料，制作鋰離子電池正極；步驟六、以步驟二制備的鋰離子電池負(fù)極，以步驟五制備的鋰離子電池正極，在手套箱中組裝成鋰離子電池。
【文檔編號(hào)】H01M10/058GK105895950SQ201610044420
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日
【發(fā)明人】王建淦, 張存寶, 周蕊, 魏秉慶
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)