固相合成法是一種制備鋰電池正極材料錳酸鋰的方法,其主要有固相合成法及熔融浸漬法。
固相合成法是目前制備錳酸鋰最常見(jiàn)的方法之一。固相合成LiMn2O4的基本工藝流程為:混料→焙燒→研磨→篩分→產(chǎn)品,合成LiMn2O4的原料有LiOH、LiNO3、電解MnO2、MnCO3、Mn(NO3)2和Mn(Ac)2等.通常選擇n(Li)/n(Mn)=1/2 (摩爾比),合成溫度為600~850℃。
熔鹽浸漬法最初由Yoshio等提出,是一種改進(jìn)了的固相合成法。即利用鋰鹽熔點(diǎn)較低,先將反應(yīng)混合物在鋰鹽熔點(diǎn)處加熱一定時(shí)間,在此過(guò)程中,鋰鹽滲入到錳鹽材料的多孔中,極大地增加了反應(yīng)物分子間的接觸面積,其速度要比固體反應(yīng)快,降低了最終的熱處理溫度,縮短了反應(yīng)時(shí)間,且合成產(chǎn)物粒度分布均勻,具有較大的比表面積,還保持了金屬氧化物的多孔形狀,因此相對(duì)于機(jī)械化學(xué)法有一定的優(yōu)越性。熔融浸漬法在固相法制備尖晶石型錳酸鋰中是較好的一種方法,能夠得到電化學(xué)性能優(yōu)良的正極材料,但由于操作復(fù)雜,條件較為苛刻,因而不利于工業(yè)化。
化學(xué)研究員用熔融浸漬法合成了LiMxMn2-xO4(M=Co,Cr,A1,Ti,B,V),以一水合氫氧化鋰、碳酸錳、四氧化三鈷、氧化鉻、氫氧化鋁、二氧化鈦、過(guò)二硼酸和五氧化二釩為原料,按配比稱量置于陶瓷研缽中混合。綜合考慮容量和循環(huán)性能,摻雜鈷的物質(zhì)的量比為0.1制得的樣品電化學(xué)性能最好,首次放電比容量是120mA。
近幾年,隨著科學(xué)技術(shù)不斷成熟,制備錳酸鋰的新技術(shù)不斷出現(xiàn)。