项目名称混合碱热法低温制备纳米锂离子电池正极材料决定锂离子

项目名称：混合碱热法低温制备纳米锂离子电池正极材料

决定锂离子电池的价格和性能的关键因素是正极材料，经过科研工作者研究发现锰酸锂及其掺杂系列是替代钴酸锂做为锂离子电池正极材料的理想物质，国内锰酸锂作为正极材料的电动大巴已经通过国家863计划验证。但目前锰酸锂主要的生产方法是固相加热法（需800℃高温处理），能耗较高，产品粒径大（约15um）且形貌不规则，颗粒尺寸分布宽，实际初始比容量仅为100-115 mAh／g（尖晶石型锰酸锂理论比容量为148 mAh／g），有待提高。本项目采用混合碱法、在200℃条件下，以MnSO4·H2O和LiOH·H2O为原料，制备出尖晶石相直径100-200nm、长度500nm-2um的一维LiMn2O4纳米棒。该项目工艺简单，大幅度降低能耗和成本，产品粒度小且均匀，向满足动力离子电池要求“电芯一致”迈进了一大步。该项目研究内容真实可靠，主研人员排序合理无争议。 同意推荐河北省科技进步三等奖。

完成单位：河北建筑工程学院 推荐单位：河北省教育厅

项目简介：锰酸锂是电化学性能优异、无毒、无污染的锂离子电池正极材料，我国锰资源丰富，锰储量1.4亿吨，锂离子电池正极材料的性能和价格是制约动力锂离子电池推广的瓶颈问题。基于上述原因，本项目依托河北省科技厅科技计划项目（项目号09215134）——混合碱热法低温制备纳米锂离子电池正极材料，进行了试验、改进、优化的科研攻关，制备在常压、200℃条件下完成，使生产成本和能耗大幅度降低，且产品粒度小且均匀，纳米锰酸锂阳极材料具有更大的比表面积和反应所需要的孔洞通道，锂离子嵌脱深度小，因而在大电流的充放电下表现出极化程度小、可逆性能高、循环稳定性好等更优越的电化学性能。

创新点：

1、首次使用混合碱热法制备出纳米级锂离子电池正极材料。

2、经过试验、改进、优化确定了混合碱法制备纳米锰酸锂的工艺及最佳条件——常压、200℃， Li/Mn摩尔比等于1。

3、相比固相法800℃的烧结温度，大幅度降低了能耗和生产成本， 4、产品尖晶石LiMn2O4形貌均一，直径100-200nm、长度500nm-2um的一维纳米棒，比固相法制得的产品粒度（15um左右）减小，表面积增大，充放电时锂离子脱嵌距离缩短，改善充放电性能和循环稳定性。

主要完成单位及其贡献： 完成单位：河北建筑工程学院。

在项目研究过程中，河北建筑工程学院作为项目的承担单位，提供了必要的试剂、药品、设备及环境，组建了高素质的研究团队，并有效管理；为项目的顺利完成提供有力保障。

推广应用及社会效益情况：本项目研究的技术成果已在企业进行试验、改进、优化、应用研究，与市场化的固相法相比，制备温度降低幅度大，可控条件少，大幅度降低能耗和生产成本。制备工艺简单易行，无污染。产生明显的经济和社会效益。（旁证材料：附件4）

曾获科技奖励情况：张家口市科技进步三等奖 （旁证材料：附件3.5） 发表的论文：

1、王甫丽，张萍，薛红丹. 尖晶石LiMn2O4电化学性能改进研究进展，中国陶瓷[J],2013,4:1-3.（旁证材料：附件1.1,3.4.1）

2、张萍，王甫丽，王焕英，等. 混合碱法制备尖晶石型LiMn2O4纳米棒及其表征，河北师范大学学报(自然科学版)[J]，2014,(38)2:178-181。（旁证材料：附件1.2,3.4.2）

3、王甫丽，王克，柏永清，刘朴，薛红丹.低温碱热法制备尖晶石型LiMn2O4纳米棒，制造业自动化[J]，2012,5:74-76（旁证材料：附件1.3，3.4.3）

4、王甫丽，王克，柏永清，等.锂离子电池正极材料层状镍钴锰复合材料LiNixCoyMnzO2的研究，河北建筑工程学院学报[J],2010,12:105-109。（旁证材料：附件1.4,3.4.4）

验收、鉴定的项目：河北省科技厅科技计划项目（项目号09215134）——混合碱热法低温制备纳米锂离子电池正极材料，2012年6月完成验收，鉴定等级：国内领先。（旁证材料：附件3.1，3.2，3.4，3.6）

主要完成人情况表

曾获科学工作单位 完成单位 本项目中的贡献 技术奖励情况 项目总负责人，负责项目副教河北建筑工河北建筑工授 程学院 程学院 张家排 名 姓 名 技术职称 研究方案的设计与组织口市科技实施，完成了试验、改进、进步三等优化、应用等关键技术攻奖 关，对创新点1、2、3、41 王甫丽 有贡献，旁证材料：附件1.1,1.2,1.3,1.4，3.1, 3.2, 3.4，3.5, 3.6科研工作量占80%。 试验阶段负责样品的表石家庄学院化工学院 河北建筑工程学院 征测试。对创新点3,4有贡献，旁证材料：附件1.1，1.2，3.2，3.4，科研工作量50% 负责样品的制备及参与河北建筑工程学院 河北建筑工程学院 方案的改进。对创新点2,3有贡献，旁证材料：附件1.3,1.4,3.1,3.2，科研工作量50% 高级4 柏永清 实验师 负责实验材料的准备及河北建筑工程学院 河北建筑工制备工作。对创新点3、4程学院 有贡献，旁证材料：附件1.3,1.4，科研工作量50% 负责实验数据处理，对创5 刘朴 副教授 河北建筑工程学院 河北建筑工新点2有贡献，旁证材料：程学院 附件1.3,1.4,科研工作量40% 负责资料查新与收集，对6 薛红丹 副教授 河北建筑工程学院 河北建筑工创新点1有贡献，旁证材程学院 料：附件1.1,1.3,1.4，科研工作量40% 负责产品电化学性能的7 贾利云 副教授 河北建筑工程学院 河北建筑工测试、分析，对创新点3,4程学院 有贡献，旁证材料：附件3.2,科研工作量40% 8 李鸿强 副教河北建筑工河北建筑工负责数据汇总与处理，对无 无 无 无 无 张家口市科技进步三等奖 张家口市科技进步三等奖 2 张萍 教授 3 王克 讲师 授 程学院 程学院 创新点3有贡献，旁证材料：附件3.2，科研工作量30%

完成人合作关系说明

1、2009年王甫丽，张萍，王克，柏永清，刘朴，薛红丹，贾利云，李鸿强合作完成河北省科技厅科技计划项目立项。（旁证材料：附件3.6）

2、2012年王甫丽，王克合作完成项目查新。（旁证材料：附件3.1）

3、2012年王甫丽，张萍，王克，柏永清，刘朴，薛红丹，贾利云，李鸿强合作完成河北省科技厅科技计划项目验收、鉴定。（旁证材料：附件3.2,3.8） 4、2013年王甫丽，张萍，王克合作获张家口市科技进步三等奖。（旁证材料：附件3.5） 5、2013年4月王甫丽，张萍，薛红丹合作在《中国陶瓷》发表论文“尖晶石LiMn2O4电化学性能改进研究进展”。（旁证材料：附件3.4.1） 6、2014年2月张萍，王甫丽合作在《河北师范大学学报》(自然科学版)论文“混合碱法制备尖晶石型LiMn2O4纳米棒及其表征”。（旁证材料：附件3.4.2） 7、2012年5月王甫丽，王克，柏永清，刘朴，薛红丹合作在《制造业自动化》发表论文“低温碱热法制备尖晶石型LiMn2O4纳米棒”。（旁证材料：附件3.4.3） 8、2010年12月王甫丽，王克，柏永清，刘朴，薛红丹合作在《河北建筑工程学院学报》发表“锂离子电池正极材料层状镍钴锰复合材料LiNixCoyMnzO2的研究”。（旁证材料：附件3.4.4）

完成人合作关系情况汇总表 序号 合作方式 合作者/ 项目排名 王甫丽/1， 张萍/2， 王克/3， 1 科技厅科技计划项目立项 柏永清/4， 刘朴/5， 薛红丹/6， 贾利云/7， 李鸿强/8 2009年12月 附件3.6.1 合作时间 证明材料 2 项目查新 王甫丽/1， 王克/2， 2012年6月 附件3.1 王甫丽/1， 张萍/2， 王克/3， 3 河北省科技厅科技计划项目验收、鉴定 柏永清/4， 刘朴/5， 薛红丹/6， 贾利云/7， 李鸿强/8 王甫丽/1， 3 张家口市科技进步奖 张萍/2， 王克/3 王甫丽/1， 4 论文 张萍/2， 薛红丹/3 5 论文 张萍/1， 王甫丽/2 王甫丽/1， 王克/2， 6 论文 柏永清/3， 刘朴/4， 薛红丹/5 王甫丽/1， 王克/2， 7 论文 柏永清/3， 刘朴/4， 薛红丹/5

2012年6月 附件3.2,3.8 2013年7月 附件3.5 2013年4月 附件3.4.1 2014年2月 附件3.4.2 2012年5月 附件3.4.3 2010年12月 附件3.4.4

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