[發明專利]一種硒摻雜的富鋰錳基正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110242324.6
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112599783B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 紀效波;陳軍;侯紅帥;鄒國強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M10/0525;C01G53/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 長沙智路知識產權代理事務所(普通合伙) 43244
• 代理人: 張毅

1.一種硒摻雜的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、混合物料的制備：按照分子式為Li[Li_xMn_yNi_zCo_1-x-y-z]O₂的比例，將理論計算比為Mn_yNi_zCo_1-x-y-z的過渡金屬氧化物前驅體與鋰源混合均勻，得到分子式為Li[Li_xMn_yNizCo_1-x-y-z]O₂的混合物前驅體，其中，x=0.2，0.1＜z＜y＜0.8；

S2、鋰化固溶：將步驟S1所得的混合物前驅體進行煅燒，將煅燒產物研磨均勻，獲得富鋰錳基正極材料；

S3、硒化摻雜：將步驟S2所得的富鋰錳基正極材料與硒粉混合均勻，得到均勻混合物料，將該均勻混合物料進行硒化，獲得硒化的富鋰錳基正極材料；

S4、硒化后處理：將步驟S3中獲得的硒化富鋰錳基正極材料分散于二硫化碳溶液中洗滌，過濾，接著酒精洗滌，干燥，獲得硒摻雜的富鋰錳基正極材料；

硒以陰離子形態分布于層狀富鋰錳基正極材料中，所述正極材料中硒呈-3價；所述硒摻雜的層狀富鋰錳基正極材料的化學通式為mLi₂MnO_3-δSe_2δ/3?(1-m)LiTMO_2-δSe_2δ/3，其中，TM為Ni、Co和Mn中的至少一種元素，0.2≤m≤0.8，0＜δ＜2；按質量百分數計，所述正極材料中硒含量為0~5%。

2.根據權利要求1所述的硒摻雜的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述過渡金屬氧化物前驅體為碳酸鹽、氫氧化物、醋酸鹽中的至少一種；和/或，所述鋰源為碳酸鋰、一水合氫氧化鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、硝酸鋰中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的硒摻雜的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，鋰源的質量過量系數為3%~10%。

4.根據權利要求1所述的硒摻雜的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中，在氧化氛圍下煅燒，采用兩段煅燒方式，第一段煅燒在500~700℃下煅燒5~10h，第二段煅燒在800~900℃下煅燒10~15h。

5.根據權利要求1所述的硒摻雜的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中在惰性氣氛下進行硒化，氣流量為5~10mL/min。

6.根據權利要求1所述的硒摻雜的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中，硒化溫度為500~900℃，升溫速率為1~5℃/min。