[發明專利]一種富鋰鐵鎳錳基材料及其制備方法和應用、一種鋰離子電池陰極材料、一種鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110040339.4
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112751024A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 趙桃林;申建鋼;紀日新
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 瞿曉晶

本發明屬于鋰離子電池陰極材料技術領域，具體涉及一種富鋰鐵鎳錳基材料及其制備方法和應用、一種鋰離子電池陰極材料、一種鋰離子電池。本發明提供的富鋰鐵鎳錳基材料，鋰與三價鐵、二價鎳和四價錳的有效結合，表現出很高的充放電比容量、庫倫效率，且充放電比容量循環穩定性高。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池陰極材料技術領域，具體涉及一種富鋰鐵鎳錳基材料及其制備方法和應用、一種鋰離子電池陰極材料、一種鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池(LIBs)由于其安全可靠、體積小、重量輕、環保、高能量密度和高輸出電壓等優點，作為電化學儲能應用越來越受到人們的關注。

在鋰離子電池的組分中，一般以含鋰化合物作為陰極材料，而相較于傳統的以LiCoO₂作為陰極材料，以富鋰鐵鎳錳基層狀氧化物作為鋰離子電池的陰極材料時，其比容量是傳統層狀LiCoO₂陰極的兩倍。但是，富鋰鐵鎳錳基氧化物作為鋰離子電池(LIBs)的陰極材料時，其庫侖效率低、容量衰減快的技術缺陷影響著其商業化生產。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種富鋰鐵鎳錳基材料及其制備方法和應用、一種鋰離子電池陰極材料、一種鋰離子電池，本發明提供的富鋰鐵鎳錳基材料結構穩定，表現出很高的庫倫效率和充放電比容量，且充放電比容量循環穩定性好。

本發明提供了一種富鋰鐵鎳錳基材料，化學式為Li_1+xFe_0.16Ni_0.24Mn_0.4O_y；

所述0≤x≤0.9；1.7≤y≤2.3。

優選的，化學式為Li_1.2Fe_0.16Ni_0.24Mn_0.4O₂；粒徑為5～15μm。

本發明提供了上述技術方案所述富鋰鐵鎳錳基材料的制備方法，包括以下步驟：

將化學計量比的Fe²⁺、Ni²⁺和Mn²⁺的金屬鹽溶液與C₂O₄^2-溶液進行第一混合，發生共沉淀反應，得到草酸鹽前驅體；

將所述草酸鹽前驅體和鋰鹽按照Ni²⁺和Li⁺的物質的量的比為1：(4～7)的比例第二混合后煅燒，得到所述富鋰鐵鎳錳基材料。

優選的，所述共沉淀反應的溫度為50～80℃，時間為3～12h；

所述共沉淀反應在攪拌的條件進行，所述攪拌的速度為500～1500r/min。

優選的，所述鋰鹽包括硝酸鋰和/或碳酸鋰。

優選的，所述煅燒包括：依次進行第一煅燒、第二煅燒和第三煅燒；

所述第一煅燒的溫度為200～400℃，保溫時間為1～4h；

所述第二煅燒的溫度為400～600℃，保溫時間為5～7h；

所述第三煅燒的溫度為700～900℃，保溫時間為10～14h；

所述升溫至第一煅燒溫度、升溫至第二煅燒溫度和升溫至第三煅燒溫度的升溫速率獨立的為2～10℃/min。

優選的，所述第一混合為將所述C₂O₄^2-溶液滴加到所述Fe²⁺、Ni²⁺和Mn²⁺的金屬鹽溶液中；

所述滴加的速度為0.5～4mL/min。