專利名稱：一種微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法
一種微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法技術領域
本發明屬于電化學電源材料制備技術領域，。尤其涉及一種添加微觀形貌調節劑一離子液體，采用微波離子熱法合成鋰離子電池用硅酸錳鋰正極材料的方法。技術背景
微波合成法是利用高頻微波能，在很短時間內產生大量的熱，從而促進各類化學反應的進行，是更有效的能量利用和加熱方式。微波加熱合成能大幅度加快反應分子的運動與碰撞速度，有利于晶核的大量形成，可限制晶體粒徑的增加，能夠合成出比常規方法所制備晶體的粒徑更小、更均勻的納米材料。目前，微波合成技術已廣泛應用于納米材料的制備。2007年，LU等人采用單質Si粉和酚醛樹脂為原料，并以10°C /min的升溫速率在 1300 1400°C/0.5 2h的條件下制備出了直徑約為20 IOOnm的SiC納米線(LU Bin, LIU Ji Xuan, ZHU Hua Wei, JIAO Xian He. SiC Nanowires Synthesized by Microwave Heating[J]. Journal of Inorganic Materials，2007，22(6) :1135-1138)
離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子構成，在室溫或室溫附近溫度下呈液體狀態的鹽類。由于它具有很低的蒸汽壓、低毒性、不可燃性、寬的電勢窗、高的離子導電性和較好熱穩定性，近年來，室溫離子液體在許多領域中的潛在應用而引起人們極大的興趣。它既可以為反應物提供反應介質，同時又可以充當形貌模板劑來制備具有新奇形貌和性質的材料。2011年，Ma等人以BiCl3和CH3CSNH2為原料，添加了離子液體[Bmim] BF4,合成出具有花狀形貌的納米 Bi2S3 材料(Zhen Ma, Jihong Yu, Sheng Dai. Preparation of inorganic Materials Using Ionic Liquials[J]. Advanced materials. 2011,23, 1385-1388)。從微波化學角度看，離子液體具有很高的極化率，可以作為一種很好的微波吸收劑而產生很快的加熱速度。
鋰離子二次電池以優良的綜合性能在新能源領域的研究和應用成為最受歡迎的綠色二次電池之一，Wang等人用乙醇作分散劑，以草酸亞鐵、碳酸鋰和磷酸二氫銨為原料，利用微波法合成的LiFeP04/C材料在0. IC比率下首次放電比容量達140mAh/g(WANG Zhi Gao, LI Jian Ling, WANG Xin Dong. Preparation and performance of LiFeP04/C by microwave processing [J]. Battery Bimonthly, 2006, 36 (2) :142-143)。Zhou 等人以 LiOH -H2O和Co3O4為原料，微波合成的LiCoO2正極材料首次充電比容量達156. 17mAh/g，第一次放電比容量為 149. 43mAh/g(ZH0U Chun xian, XU Hui, CHEN Bai Zhen, SU Yuan Zhi. Preparation of the Cathode Material LiCoO2 of Lithium ion Batteries by Microwave Processing [J]. Materials Science, 2006, 20 (5) :294-302)。2009 年，法國 N. Recham 等人以 FeC2O4 · 2H20 和 LiH2PO4 為鐵源和鋰源，以離子液體[Bmim]BF4、[BmimjNTf2, [EmimjNTf2 為溶劑，于250°C反應24h，得到了正極材料LiFeP04。
近年來,發現了與LiFePO4同構的Li2MSiO4(Μ = Mn,Fe,Co,Ni)系列新型娃酸鹽基正極材料，它們理論上可以有兩個鋰離子脫出而具有更高的比能量，其中硅酸錳鋰的放電比容量高達333mAh/g。2010年,美國T. Muraliganth等人采用正娃酸乙酯、乙酸猛、氫氧化鋰為原料，四甘醇為溶劑，微波溶劑熱合成了 Li2MnSiO4正極材料。現有的水熱法、固相法、 Sol-gel法難以合成出純相的Li2MnSiO4正極材料。微波離子熱法結合微波加熱和離子液體的優點，具有合成快速、操作簡便、產率高、綠色環保等特點，為化學合成提供了一種全新的合成手段。目前，微波離子熱合成硅酸錳鋰還沒有報道。發明內容
本發明的目的是提供一種微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法，其特征在于該方法是在微波存在條件下，以離子液體為添加劑進行的反應，具有反應高效、加熱均勻、 易于控制等優點。
所述的一種微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法其特征在于包括以下步驟
步驟I :按摩爾比例X I I (X = 4 8)稱取一水氫氧化鋰、四水乙酸錳、正硅酸乙酯，添加一定比例的離子液體。
步驟2 :將所稱取藥品溶于一定體積的去離子水，放置于球磨罐中，以轉速150轉/ 分鐘,球磨混合10分鐘。
步驟3 :將混合漿料倒入微波反應釜中，設置反應溫度、反應時間，待反應結束后， 取出反應釜，靜置冷卻至室溫。
步驟4:用去離子水和無水乙醇進行洗滌、過濾至中性后，于真空干燥箱中干燥， 即得到Li2MnSiO4正極材料粉體。
所述的離子液體為咪唑氯鹽[H0Emim]Cl、[Bmim]Cl、
Cl>[C12mim]Cl ;咪唑溴鹽[Emim]Br> [Bmim]Br> [C12mim]Br> [C16mim]Br ； [Bmim]BF4 ； [Bmim]PF6 中至少一種。
所述的加入的離子液體的比例為n離子液體ηβββ= I : 4 3 : I。
所述的漿料在微波反應釜中反應時，其反應溫度為160 200°C，反應時間為30 60分鐘。
本發明的有益效果是采用了對微波具有強烈吸收效應的離子液體為添加劑，以微波作為反應的熱源，利用離子液體作為結晶微觀形貌模板劑，通過調節離子液體添加量、鋰錳硅比、反應溫度、反應保溫時間，制備出硅酸錳鋰正極材料。本發明與傳統的水熱反應和微波反應相比，反應過程中受熱更加均勻，很大程度上縮短了反應時間，可制備出純相的、 具有多種特殊微觀形貌的硅酸錳鋰正極材料。該合成方法提供了一種制備硅酸錳鋰正極材料的新方法，在鋰離子電池正極材料領域具有廣泛的應用前景。
圖I為實施例
圖2為實施例
圖3為實施例
圖4為實施例
圖5為實施例
圖6為實施例
圖7為實施例I中正極材料的XRD圖。 I中正極材料的SEM圖。 2中正極材料的XRD圖。 2中正極材料的SEM圖。 3中正極材料的XRD圖。 3中正極材料的SEM圖。 4中正極材料的XRD圖。
圖8為實施例4中正極材料的SEM圖。
圖9為實施例E中正極材料的XRD圖。
圖10為實施列5中正極材料的SEM圖。
圖11為實施列6中正極材料的XRD圖。
圖12為實施列6中正極材料的SEM圖。
圖13為實施列7中正極材料的XRD圖。
圖14為實施例7中正極材料的SEM圖。
圖15為實施列8中正極材料的XRD圖。
圖16為實施列8中正極材料的SEM圖。
圖17為實施列9中正極材料的XRD圖。
圖18為實施列9中正極材料的SEM圖。
圖19為實施列10中正極材料的XRD 圖。
圖20為實施列10中正極材料的SEM 圖。
圖21為實施列11中正極材料的XRD 圖。
圖22為實施列11中正極材料的SEM 圖。
圖23為實施列12中正極材料的XRD 圖。
圖24為實施列12中正極材料的SEM 圖。
圖25為實施列13中正極材料的XRD 圖。
圖26為實施列13中正極材料的SEM 圖。
圖27為實施列14中正極材料的XRD 圖。
圖28為實施列14中正極材料的SEM 圖。
圖29為實施列15中正極材料的XRD 圖。
圖30為實施列15中正極材料的SEM 圖。
圖31為實施列16中正極材料的XRD 圖。
圖32為實施列16中正極材料的SEM 圖。
圖33為實施例17中正極材料的XRD 圖。
圖34為實施列17中正極材料的SEM 圖。
圖35為實施列18中正極材料的XRD 圖。
圖36為實施列18中正極材料的SEM 圖。
圖37為實施列19中正極材料的XRD 圖。
圖38為實施列19中正極材料的SEM 圖。
圖39為實施列20中正極材料的XRD 圖。
圖40為實施例20中正極材料的SEM 圖。
圖41為實施例21中正極材料的XRD 圖。
圖42為實施列21中正極材料的SEM 圖。
圖43為實施列22中正極材料的XRD 圖。
圖44為實施列22中正極材料的SEM 圖。
圖45為實施列23中正極材料的XRD 圖。
圖46為實施例23中正極材料的SEM 圖。
圖47為實施例24中正極材料的XRD圖。
圖48為實施例24中正極材料的SEM圖。
圖49為實施例25中正極材料的XRD圖。
圖50為實施例25中正極材料的SEM圖。
圖51為實施例26中正極材料的XRD圖。
圖52為實施例26中正極材料的SEM圖。
具體實施方式
本發明提供一種微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法。下面通過實施例，對本發明的突出特點和顯著特點作進一步闡述，僅在于說明本發明而決不限制本發明。
實施例I
稱取O. 001摩爾離子液體[Bmim]Cl，0. 016摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 4 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于180°C反應60分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為大板狀花樣Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例2
稱取O. 008摩爾離子液體[Bmim]Cl，0. 032摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 8 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于160°C反應45分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為片狀中出現了少許針狀的Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例3
稱取O. 012摩爾離子液體[Bmim]Cl，0. 024摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 6 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于200°C反應30分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為短棒狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例4
稱取O. 002摩爾離子液體[Bmim]Br，0. 024摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 6 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于165°C反應45分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為薄片狀組合在一起形成荷花狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例5
稱取O. 006摩爾離子液體[Bmim]Br，0. 020摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 5 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于175°C反應50分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為小片狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例6
稱取O. 008摩爾離子液體[Bmim]Br，0. 032摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 8 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于190°C反應30分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為交錯纏繞的片狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例7
稱取O. 004摩爾離子液體[Emim]Br，0. 020摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 5 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于185°C反應45分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為拼圖狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例8
稱取O. 010摩爾離子液體[Emim]Br，0. 024摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 6 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于175°C反應35分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為絮狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例9
稱取O. 012摩爾離子液體[Emim]Br，0. 028摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 7 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于160°C反應60分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為小片狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例10
稱取O. 001摩爾離子液體[C12mim]Cl，0. 016摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 4 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于160°C反應55分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為針狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例11
稱取O. 004摩爾離子液體[C12mim]Cl，0. 020摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 5 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于200°C反應60分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為棉絮狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例12
稱取O. 012摩爾離子液體[C12mim]Cl，0. 032摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 8 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于190°C反應40分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為交叉板片狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例13
稱取O. 002摩爾離子液體[C12mim]Br，0. 016摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 4 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于165°C反應55分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為線狀纏繞的菊花狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例14
稱取O. 006摩爾離子液體[C12mim]Br，0. 028摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 7 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于185°C反應45分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為含納米線的絮狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例15
稱取O. 010摩爾離子液體[C12mim]Br，0. 032摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 8 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于195°C反應30分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為分散塊狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例16
稱取O. 004摩爾離子液體[Bmim]BF4，0. 032摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 8 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于200°C反應60分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為長棒狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例17
稱取O. 008摩爾離子液體[Bmim]PF6，0. 020摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 5 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于170°C反應45分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為梭形Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例18
稱取O. 006摩爾離子液體[Bmim]PF6，0. 024摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 6 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于190°C反應30分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為塊體中出現了棒狀的Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例19
稱取O. 008摩爾離子液體[Bmim]PF6，0. 016摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 4 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于180°C反應55分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為纏繞納米線狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例20
稱取O. 004摩爾離子液體[H0Emim]Cl，0. 020摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 5 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于195°C反應60分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為棒狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例21
稱取O. 008摩爾離子液體[H0Emim]Cl，0. 028摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 7 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于160°C反應45分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為纏繞的大片層狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例22
稱取O. 012摩爾離子液體[H0Emim]Cl，0. 024摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 6 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于175°C反應30分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為納米顆粒狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例23
稱取O. 010摩爾離子液體
Cl，0. 028摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 7 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于165°C反應45分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為短棒狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例24
稱取O. 006摩爾離子液體
Cl，0. 024摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 6 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于200°C反應35分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為納米棒束Li2MnSiO4正極材料粉體。
實施例25
稱取O. 012摩爾離子液體
Cl，0. 032摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 8 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水，以 150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于180°C反應55分鐘，待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到Li2MnSiO4正極材料粉體。SEM圖像類煙火花樣，由許多納米棒聚集形成。
實施例26
稱取O. 004摩爾離子液體[C16mim]Br，0. 028摩爾一水氫氧化鋰，四水乙酸錳和正硅酸乙酯各O. 004摩爾，Li Mn Si = 7 I I，放入球磨罐中，加入22ml去離子水， 以150轉/分鐘，球磨混合10分鐘，將混合漿料倒入微波反應釜中。于200°C反應60分鐘， 待反應結束后，取出，冷卻至室溫。用去離子水和酒精進行洗滌、過濾至中性后，置于真空干燥箱中干燥，即可得到微觀形貌為塊狀Li2MnSiO4正極材料粉體。
權利要求
1.一種微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法，其特征在于，是在微波存在條件下，以離子液體為添加剤，利用微波合成儀反應合成鋰離子電池正極材料Li2MnSiO4的方法，其具體步驟為 按照摩爾比例X I l(x = 4 8)稱取一水氫氧化鋰、四水こ酸錳、正硅酸こ酯和一定比例的離子液體，溶于一定體積去離子水中，置于球磨罐中，以轉速150轉/分鐘，球磨混合10分鐘；將混合漿料倒入微波反應釜中，設置反應溫度、反應時間，待反應結束后，取出反應釜，靜置冷卻至室溫；用去離子水和無水こ醇進行洗滌、過濾至中性后，于真空干燥箱中干燥，即得到Li2MnSiO4正極材料粉體。
2.根據權利要求I所述微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法，其特征在于，所述的一水氫氧化鋰、四水こ酸錳、正硅酸こ酯按照摩爾比例X I I (X = 4 8)稱取。
3.根據權利要求I所述微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法，其特征在于，所述的離子液體為咪唑氯鹽[H0Emim]Cl、[Bmim] Cl> [Omim] Cl> [C12mim] Cl ;咪唑溴鹽[Emim]Br、[Bmim] Br> [C12mim] Br> [C16mim] Br ； [Bmim] BF4 ； [Bmim] PF6 中的一種。
4.根據權利要求I所述微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法，其特征在于，所述的加入的尚子液體比例為n離子液體· η桂酸He= I · 4 3 · I。
5.根據權利要求I所述微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法，其特征在于，所述的漿料在微波反應釜中反應時，反應溫度為160 200°C，反應時間為30 60分鐘。
全文摘要
本發明公開了屬于電化學電源材料制備技術領域的一種微波離子熱合成硅酸錳鋰正極材料的方法。本發明利用對微波有強烈吸收效應的離子液體為添加劑和離子液體作為形貌調控劑的作用，采用微波離子熱合成方法直接得到純相、特殊形貌的硅酸錳鋰正極材料。其制備方法包括稱料、球磨混合、微波反應、洗滌過濾。與傳統的水熱法合成和微波反應相比，縮短了反應時間，提高了反應安全性，易于得到純相，具有特殊形貌的硅酸錳鋰正極材料。本發明提供了微波離子熱制備硅酸錳鋰正極材料的新方法，在鋰離子電池正極材料領域具有廣泛的應用前景。
文檔編號H01M4/58GK102983330SQ20121049951
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者羅紹華, 劉瑤, 張雅倩, 鄧麗娜 申請人:東北大學秦皇島分校