[發(fā)明專利]一種非電化學(xué)活化Li2MnO3的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810049663.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN108264090A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張友祥;馬曉玲;孫亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 林立（武漢）新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): C01G45/12
• 分類號(hào): C01G45/12;H01M4/505
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發(fā)明公開了一種非電化學(xué)活化Li₂MnO₃的方法，屬于無機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：將Li₂MnO₃與固態(tài)還原性物質(zhì)混合均勻，加入溶劑，研磨并調(diào)至流變體；將流變體置于惰性氣氛中進(jìn)行第一熱處理后冷卻至室溫；將經(jīng)過第一熱處理后的Li₂MnO₃進(jìn)行清洗；將經(jīng)過清洗后的Li₂MnO₃置于惰性氣氛中進(jìn)行第二熱處理后冷卻至室溫，Li₂MnO₃活化完成。通過本發(fā)明的方法活化后的Li₂MnO₃材料有電化學(xué)活性，在用作鋰離子電池正極材料時(shí)，無需再通過電化學(xué)方法將其活化，與未活化的Li₂MnO₃材料相比，通過這種化學(xué)方法活化后的Li₂MnO₃材料有更好的電化學(xué)性能，首輪充放電的庫(kù)倫效率高，比容量高，循環(huán)性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非電化學(xué)活化Li₂MnO₃的方法。

背景技術(shù)

已經(jīng)商業(yè)化的鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰(LiCoO₂)、三元材料(如LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂)和磷酸鐵鋰(LiFePO₄)。LiCoO₂價(jià)格昂貴、毒性大、安全性差、實(shí)際比容量不高(約140mAh/g)；LiFePO₄無毒、無污染、安全性好、價(jià)格便宜，但其理論比容量只有170mAh/g；三元材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂為目前正在大力開發(fā)應(yīng)用的材料，但其中同樣含有昂貴且有毒的Co元素，且安全性仍有待提高。目前，尋找具有更高比容量、更安全低廉的正極材料是鋰離子電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。層狀富鋰正極材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni,Co,Mn；0≤x≤1)由于在晶體結(jié)構(gòu)的過渡金屬層中含有一定量的鋰，因此材料的比容量高(可高達(dá)～300mAh/g)。同時(shí)，xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni,Co,Mn)材料中Li₂MnO₃組分能夠起到穩(wěn)定LiMO₂層狀結(jié)構(gòu)的作用，使富鋰型正極材料可以實(shí)現(xiàn)鋰離子的深度脫出而不會(huì)引起結(jié)構(gòu)坍塌；LiMO₂則反過來可以起到改善Li₂MnO₃循環(huán)性能的效果，從而使得富鋰正極材料比容量高、成本低、且有較好的安全性。

Li₂MnO₃是層狀富鋰正極材料的一個(gè)終端材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(x＝1)，材料中只含Mn，不含有毒元素Co和較為稀有的元素Ni，元素Mn無毒，在地殼中的含量高，資源豐富，因此價(jià)格低廉；另外，由于一個(gè)分子中含有兩個(gè)鋰離子，Li₂MnO₃的理論比容量高達(dá)459mAh/g，高于目前正在開發(fā)中的任一鋰離子電池正極材料，是一個(gè)亟待開發(fā)的理想的鋰電正極材料。但與其他鋰錳氧化物(LiMnO₂和LiMn₂O₄)不同的是，Li₂MnO₃中所有的Mn都是+4價(jià)，無法被進(jìn)一步氧化，因此在通常使用的電池電壓范圍(2.0～4.4V)內(nèi)，Li₂MnO₃并沒有電化學(xué)活性。