[發明專利]一種高容量錳酸鋰電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110459611.2
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113193187A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 蔣永善
• 申請（專利權）人: 安徽鋰橋新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/58;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市科融知識產權代理事務所(普通合伙) 34126
• 代理人: 劉冉

本發明適用于電池材料技術領域，提供了一種高容量錳酸鋰電池正極材料及其制備方法。所述的高容量錳酸鋰電池正極材料的組成通式為：(100%?p%?q%)Li_1+xMn_2?x?yM_y(O_4?z/2F_z)?p%W?q%G；其中：M表示摻雜元素，W表示快離子導體，G表示碳材料導體。本發明的高容量錳酸鋰電池正極材料安全性高、穩定性好、高溫下的貯存和循環性能好，延長了其使用壽命，降低了成本；具有克容量高、壓實密度大、常溫循環壽命長、倍率放電性能好、高溫儲電性能良好等顯著優勢。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，尤其涉及一種高容量錳酸鋰電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環壽命長等優點倍受青睞。隨著新一代信息技術、高端裝備、新材料、生物、新能源汽車、新能源、節能環保、數字創意等新興產業的發展，鋰離子電池在電動交通工具(電動汽車、電動船舶、低速電動車、電動自行車等)、儲能(風能、太陽能、電網調峰調谷、虛擬電廠、5G通信基站等)、通訊(手機、筆記本電腦等)、替代鉛酸電池(視聽設備、工業儀器、醫療器械、啟動電源、電動工具等)等領域得到廣泛應用。

正極材料是鋰離子電池的核心和關鍵材料。錳酸鋰(LiMn₂O₄)是目前已被商業化的鋰離子電池正極材料，但其循環性能、高溫性能、倍率放電性能均需進一步提升，否則會影響材料的容量發揮。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種高容量錳酸鋰電池正極材料及其制備方法，旨在解決背景技術中指出的現有技術存在的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種高容量錳酸鋰電池正極材料，所述的高容量錳酸鋰電池正極材料的組成通式為：(100％-p％-q％)Li_1+xMn_2-x-yM_y(O_4-z/2F_z)·p％W·q％G；

其中：0≤x≤0.2，0≤y≤0.5，0＜z≤0.1，0.001≤p≤2，0.001≤q≤1，M表示摻雜元素，氟元素F為助溶劑，W表示快離子導體，G表示碳材料導體。

作為本發明實施例的另一種優選方案，所述的摻雜元素為Ti、Mg、Ca、Ta、V、Sr、Cs、In、Zn、Nb、Y、Mo、Rb、Zr、Si、Cr、B、Sb、Bi、Ga、Sn、W、Ge、La元素中的至少一種。

作為本發明實施例的另一種優選方案，所述的快離子導體W為NASICON型正磷酸鹽、鈣鈦礦型鹽中的至少一種。

作為本發明實施例的另一種優選方案，所述的碳材料導體為石墨烯。

本發明實施例的另一目的在于提供一種所述的高容量錳酸鋰電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

將鋰源、錳源、M源、氟源混合后，得到混合物料；

混合物料經過結晶合成、降溫、破碎，得到Li_1+xMn_2-x-yM_y(OF)₄；

將W、有機表面活性劑、G和Li_1+xMn_2-x-yM_y(OF)₄，分別按p％、總量的1.0～20.0％、q％、(100％-p％-q％)的質量比稱取；

將W、有機表面活性劑和水，進行混合、破碎；加入G和Li_1+xMn_2-x-yM_y(OF)₄，進行混合、造粒、干燥；

所得物經過包覆合成、降溫、除鐵，即得高容量錳酸鋰電池正極材料。