[发明专利]一种掺杂改性锂离子筛及其制备方法、应用

摘要

本发明公开了一种掺杂改性锂离子筛，所述掺杂改性锂离子筛的分子式为：HM_xMn_2‑xO₄，其中，M为Co或Ni，0.020≤x≤0.095，所述掺杂改性锂离子筛的晶型为单一纯相的尖晶石晶型，所述锂离子筛为球形，且其平均颗粒直径为2μm‑5μm。本发明还相应提供上述掺杂改性锂离子筛的制备方法及应用。本发明的掺杂改性锂离子筛通过镍或钴掺杂改性，其晶胞结构更加稳定，解决了传统HMn₂O₄锂离子筛易溶损的难题，可多次重复循环使用。另外，本发明的掺杂改性锂离子筛形貌优异，颗粒平均粒径小，比表面积较大，其特定形貌有利于含锂液的充分接触，便于锂离子的嵌入与脱出，并且有利于保持材料的循环稳定性能。

主权项

1.一种掺杂改性锂离子筛的制备方法，其特征在于，所述掺杂改性锂离子筛的分子式为：HM_xMn_2‑xO₄，其中，M为Co或Ni，0.020≤x≤0.095，所述掺杂改性锂离子筛的晶型为单一纯相的尖晶石晶型，所述锂离子筛为球形，且其平均颗粒直径为2µm‑5µm；包括以下步骤：（1）将锰盐、沉淀剂、分散剂和金属掺杂试剂溶于水中，得到混合溶液；其中，所述金属掺杂试剂与锰盐的摩尔比为0.01‑0.05：1；（2）将步骤（1）得到的混合溶液转移至水热反应釜中进行水热反应，水热反应产物经洗涤、干燥后，得到掺杂碳酸锰；（3）将步骤（2）得到的掺杂碳酸锰与锂盐混合，煅烧后得到锂离子筛前驱体粉体材料；（4）将步骤（3）得到的锂离子筛前驱体粉体材料进行酸化处理，酸化处理产物经洗涤、干燥后即得到掺杂改性锂离子筛；其中，所述锰盐为乙酸锰、硫酸锰或氯化锰中的任一种，所述金属掺杂试剂为镍盐或钴盐；所述镍盐为乙酸镍、硫酸镍或氯化镍中的任一种，所述钴盐为乙酸钴、硫酸钴或氯化钴中的任一种；且所述金属掺杂试剂的阴离子与所述锰盐的阴离子保持一致；所述沉淀剂为尿素，所述沉淀剂在混合溶液中的浓度为10g/L‑30g/L；所述煅烧时，控制升温速率为5‑10℃/min，煅烧的温度为800‑900 ℃，煅烧时间为5‑10h。