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——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℃/min的升溫速率在1300～1400℃/0.5～2h的條件下制備出了直徑約為20～100nm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LiFePO₄/C材料在0.1C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?LiFePO₄/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(ZHOU?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FeC₂O₄·2H₂O和LiH₂PO₄為鐵源和鋰源，以離子液體[Bmim]BF₄、[Bmim]NTf₂、[Emim]NTf₂為溶劑，于250℃反應24h，得到了正極材料LiFePO₄。