[发明专利]一种锂离子电池用锰酸锂复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用碳硅掺杂锰酸锂复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备硅掺杂锰酸锂前躯体

将分析纯草酸锂和氯化锰，按摩尔比Li/Mn＝1/2溶解于无水乙醇中，得透明溶液；将有机硅烷稀释溶解于乙醇中得特定浓度的稀溶液；然后向Li、Mn混合溶液中按摩尔比Li∶Mn∶Si＝1∶2-a∶a(0.1≤a≤0.25)的比例，在搅拌下加入有机硅烷溶液，混合均匀后呈透明溶液，然后在红外灯下，加热并逐渐脱出溶剂，干燥生成白色的凝胶前驱体；将所得前驱体以10-15℃/分钟的升温速率升温至400-600℃保温5-6小时，使原料预分解为Li、Mn、Si的无定形混合氧化物，自然冷至室温，取出研磨充分，即得硅掺杂锰酸锂前躯体；

(2)制备钛酸铋钠陶瓷掺杂多孔碳材料

首先按1∶1-1∶3的重量比将酚醛树脂和乙二醇混合搅拌均匀，随后加入酚醛树脂和乙二醇总重量8-10％的苯磺酰氯和酚醛树脂和乙二醇总重量1-2％的溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑混合均匀制成混合物，将混和物浇注到模具中，在50-70℃下保温2-5h，将初固化后的试样脱模，对试样进行深度固化处理，在初始温度60-80℃时保温10-12h，然后温度每增加15℃保温6-8h，直至温度升至150-180℃再保温8～16h，在N₂保护下进行碳化，由室温升至600℃，保温1h，升温速率为1-5℃/min，完成碳化后随炉冷却至室温，最终停止供N₂，得到平均孔径小于300nm的多孔碳前驱体，将多孔碳前驱体和钛酸铋钠陶瓷按照1：(0.2-0.3)的质量比机械混合，得到钛酸铋钠陶瓷掺杂多孔碳材料；

(3)多孔碳包覆锰酸锂

将上述钛酸铋钠陶瓷掺杂多孔碳材料和上述前躯体按照碳：硅的质量比3:1-1:3的比例机械混合，然后将混合物与含有酚醛树脂的甲醛溶液混合，随后在惰性气氛下进行热解，热解温度为800-1000℃，热解时间为5-8小时，热解后产物经球磨混合均匀后在管式炉中加热，加热温度为1200-1500℃，加热时间为1-2h，制得多孔碳包覆锰酸锂复合材料。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用碳硅掺杂锰酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述机械混合为球磨混合。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池用碳硅掺杂锰酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述机械混合为球磨混合。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池用碳硅掺杂锰酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述钛酸铋钠陶瓷的粒径为1-3μm。