[發明專利]一種包覆有硫碳的氮摻雜富鋰錳基層狀材料及制備和應用

在審

• 申請號: 201710316504.8
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107093728A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 何丹農;李敏;張春明;吳曉燕;段磊;王艷麗;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所31121
• 代理人: 唐莉莎

1.一種包覆有硫碳的氮摻雜富鋰錳基層狀材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將錳鹽、鈷鹽、鎳鹽溶解到去離子水中，并在攪拌速度為400～950r/min的條件下，攪拌1～2.5小時；其中錳鹽的濃度為0.07～2.6mol/L，鈷鹽和鎳鹽的濃度均為0.01～2.5mol/L；

（2）在攪拌速度為400～950r/min的條件下，將氨水/氫氧化鈉混合溶液以0.5～2.5滴/s的速度滴入步驟（1）所制得的溶液中，使其最終pH值為11；然后繼續攪拌0.5～2.5小時，再將上述懸濁液抽濾，并在真空烘箱里，在100℃溫度下，烘烤6小時，即可得到氫氧根前驅體；

（3）將上述步驟（2）制得前驅體與鋰源進行充分混合，然后將前驅體和鋰源的混合料送入馬弗爐中，在800℃下煅燒10小時，升溫速度為4℃/min，待煅燒物冷卻后，用去離子水沖洗四次，然后將其放入烘箱中，在空氣環境和150℃下烘烤8小時，即得到錳基層狀富鋰材料，鎳鈷錳總摩爾量與鋰的摩爾量比為1：1.35～1.45；

（4）將上述步驟（3）制得的錳基層狀富鋰材料粉碎，然后在500～700℃下煅燒0.5～5h，氣氛為氨氣/Ar混合氣體，氨氣和Ar的量比為1:1，升溫速率為5℃/min；

（5）先將一定量的C₂H₂O₄和C₁₄H₁₄S₂溶解于無水乙醇中，在25℃下攪拌2小時，待其混合均勻后，再將上述步驟（4）制得的氮摻雜錳基層狀富鋰氧化物加入到溶解有C₂H₂O₄/C₁₄H₁₄S₂乙醇溶液中，最后再將上述混合物在80℃下加熱，并不停攪拌，直到凝膠形成；

（6）最后將上述步驟（5）制得的凝膠烘干、研磨，先在350℃下熱處理5小時，再在650℃下熱處理10小時，氣氛為氮氣，既得包覆有硫碳的氮摻雜富鋰錳基層狀材料。

2.根據權利要求1所述的包覆有硫碳的氮摻雜富鋰錳基層狀材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所用鎳鹽為氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳或乙酸鎳中的一種或其組合；鈷鹽為氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷或乙酸鈷中的一種或其組合；錳鹽為氯化錳、硝酸錳、硫酸錳或乙酸錳中的一種或其組合。

3.根據權利要求1所述的包覆有硫碳的氮摻雜富鋰錳基層狀材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中所用的鋰源為硝酸鋰、乙酸鋰、碳酸鋰或氫氧化鋰中的一種或其組合。

4.一種包覆有硫碳的氮摻雜富鋰錳基層狀材料，其特征在于，根據權利要求1-3任一所述方法制備得到。

5.根據權利要求4所述的包覆有硫碳的氮摻雜富鋰錳基層狀材料作為鋰離子電池正極材料的應用。