[发明专利]合成硅酸盐基锂离子电池材料所用原料Li2SiO3的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成锂离子电池活性材料正硅酸盐Li₂MSiO₄(M=Fe, Mn, Co, Ni)的所用重要原料Li₂SiO₃ 的制备方法。

背景技术

当前，锂离子电池是各种移动通讯设备和电动汽车等绿色交通工具所用电源体系的研究热点。而锂离子电池的性能很大程度上取决于其关键材料的性能，而改良材料性能是一个长期而艰难的过程。

硅酸盐Li₂MSiO₄(M=Fe, Mn, Co, Ni)聚阴离子型材料是较磷酸盐LiMPO₄(M=Fe, Mn, Co）聚阴离子型材料导电性更好的一类新型锂离子电池活性材料，此类电极材料价廉、安全、环境友好，并具有高比能量的优点。目前, 欧洲、美国和日本已有很多大学和研究机构对此进行了研究, 此体系已经引起了锂离子蓄电池材料领域研究者极大的兴趣, 由于其自身优异的安全性能、低廉的价格、较高的比能量，已成为电动汽车用锂离子蓄电池的潜在的正极材料, 具有良好的应用前景。

在对硅酸盐聚阴离子型材料Li₂MSiO₄(M=Fe, Mn, Co, Ni)的研究过程中，目前很多研究内容集中在对该类材料的合成和表征方面。在这些研究中，很多合成方法中均用到了Li₂SiO₃材料，但目前市场中所销售的Li₂SiO₃多为液体，且纯度较低，这种纯度较低的原料必然对纯相的硅酸盐聚阴离子型材料Li₂MSiO₄(M=Fe, Mn, Co, Ni)的制备造成不良影响，或者说根本不可能得到纯相的最终产物。这与目前这一研究领域中的目标是不相一致的，所以，原料Li₂SiO₃的纯度不仅对此类材料锂离子电极材料的研发过程起到至关重要的作用，另外，纯相的Li₂SiO₃材料也将在此类大量推广中具有较好的市场。

本发明在此提供了一种制备纯相的Li₂SiO₃材料的新方法，该方法无需高温煅烧，大幅降低能耗，节约成本，绿色环保；此外，该方法操作简单、效率高、合成原料易得，所制备的Li₂SiO₃产物可广泛的用作新型硅酸盐电极材料的合成，具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备纯相的Li₂SiO₃材料的新方法，该方法无需高温煅烧，大幅降低能耗，节约成本，绿色环保；此外，该方法操作简单、效率高、合成原料易得，所制备的Li₂SiO₃产物可广泛的用作新型硅酸盐电极材料的合成，具有广阔的市场前景。

本发明的合成硅酸盐基锂离子电池材料所用原料Li₂SiO₃的制备方法，包括下述步骤：将氢氧化锂、硅酸和分散剂以一定的比例混合后置于不锈钢球磨罐中球磨，然后将所得到的产物于30-80℃的鼓风烘箱中使分散剂挥发，然后再调节温度至100-200℃继续烘干即可得到Li₂SiO₃。

所述的Li₂SiO₃制备过程中，氢氧化锂和硅酸的摩尔比为2:1。

所述的Li₂SiO₃制备过程中所用的分散剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮中的一种或几种。

所述的Li₂SiO₃制备过程中，分散剂与反应原料的重量比为1.5:1-3:1，所述的反应原料是指氢氧化锂和硅酸。

所述的Li₂SiO₃制备过程中，在不锈钢球磨罐中进行球磨的转速是600-1500 rpm, 球磨时间是2-48 小时。

所述的Li₂SiO₃制备过程中将所得到的产物于30-80℃的鼓风烘箱中1-12小时使分散剂挥发完全。