[發明專利]一種富鋰錳基材料及其應用方法

在審

• 申請號: 202110853835.1
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113716621A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 陳鵬鹛;陳靜波;馬巖華
• 申請（專利權）人: 安徽博石高科新材料股份有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及鋰電池正極材料技術領域，具體是一種富鋰錳基材料及其應用方法，包括以下步驟：S1.備料：按重量份計，準備鎳、錳、鈷的硫酸鹽若干，鹽酸溶液20?50份、氨水30?60份、氫氧化鈉溶液20?40份；S2.溶解：將S1中的鹽酸溶液取20?50份，將鎳、錳、鈷的硫酸鹽在鹽酸溶液中按摩爾比0.35?0.5：0.6?0.8：0.05?0.1的比例溶解，在攪拌的情況下，緩緩加入氫氧化鈉溶液，生成沉淀后并繼續加入氫氧化鈉溶液，直至沉淀物不再增加，形成固液混合物；S3.調整PH：將S2中的固液混合物緩慢加入氨水，并進行攪拌，直至固液混合物PH在8?9的范圍內。本發明采用了富鋰錳與尖晶石錳酸鋰共同作為鋰離子電池正極材料的方法，克服了富鋰錳材料在循環過程中電壓不斷下降的問題，使鋰電池穩定可靠。

技術領域

本發明涉及鋰電池正極材料技術領域，具體是一種富鋰錳基材料及其應用方法。

背景技術

富鋰錳基材料（LiT1-xMnxO2 式中T為3d過渡金屬）是實現鋰離子電池300Ｗh/Ｋg以上高能量密度目標的關鍵材料，也是當前鋰離子電池正極材料研究領域的熱點。由巖鹽結構單元Li2MnO3與六方層狀結構單元Li(TMn)O2形成的富鋰錳基層狀氧化物正極材料(Li1+xTMn1-xO2，或者可以寫為xLi2MnO3·(1-x)LiTO2)，制造工藝相對簡單，是最具實用價值的富鋰錳基材料之一。

富鋰錳基材料具有容量高、工作電壓高，成本相對較低等特點，被寄于厚望成為下一代鋰離子電池的主流正極材料。但是因為目前在高于4.45Ｖ的高電壓下，富鋰錳材料的使用仍受到較大限制。一是尚未找到能夠可靠的電解液，二是材料本身在高電壓下進行充放電循環會造成結構變化，電壓下降；這使得對富鋰錳基材料并不能真正應用到商業化的電池中。

富鋰錳基材料的制造過程，為克服錳元素價態穩定，燒結反應中必須通入一定量的氧氣參與反應，之使得其制造過程對生產裝備要求較高，工藝過程引入安全風險，制造成本較高。

中國專利號CN201210499325.X涉及一種富鋰錳基材料及其制備方法。該制備方法為溶膠-噴霧熱解法，包括制備前驅體溶膠、噴霧干燥與高溫煅燒等步驟。

現有技術的作為鋰電池正極的富鋰錳基材料的電池在使用時，電壓不斷下降，導致鋰電池的性能不穩定，且錳酸鋰為正極材料的鋰電池高溫循環壽命短，自放電率高，導致高溫特性不佳，并且對制造裝備的要求較高，且需要氧氣進行參與，導致制造成本高的缺點，因此亟需研發一種富鋰錳基材料及其應用方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種富鋰錳基材料及其應用方法，以解決上述背景技術中提出的鋰電池性能不穩定、高溫循環壽命短、制造成本高的問題。

本發明的技術方案是：一種富鋰錳基材料，具體包括以下步驟：

S1.備料：按重量份計，準備鎳、錳、鈷的硫酸鹽若干，鹽酸溶液20-50份、氨水30-60份、氫氧化鈉溶液20-40份；

S2.溶解：將S1中的鹽酸溶液取20-50份，將鎳、錳、鈷的硫酸鹽在鹽酸溶液中按摩爾比0.35-0.5：0.6-0.8：0.05-0.1的比例溶解，在攪拌的情況下，緩緩加入氫氧化鈉溶液，生成沉淀后并繼續加入氫氧化鈉溶液，直至沉淀物不再增加，形成固液混合物；

S3.調整PH：將S2中的固液混合物緩慢加入氨水，并進行攪拌，直至固液混合物PH在8-9的范圍內；

S4.過濾：將S3中的固液混合物采用濾網進行過濾，將液體利用收集廢棄物的容器進行儲存，在濾網內部得到沉淀物；

S5.清洗：將S4中的沉淀物在濾網內部采用進行清洗3-5次，并進行自然晾干得到富鋰錳基材料前驅體：Mn0.6Ni0.35Co0.05(OH)2；

S6.混合：將S5中的富鋰錳基前驅體Mn0.6Ni0.35Co0.05(OH)2與碳酸鋰Li2CO3按照摩爾比1：0.3-0.7配料，在高速混合機中充分混合均勻；