[發明專利]一種富鋰錳基正極材料及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202110932366.2
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113675404A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 鄧孝龍;冀亞娟;黎中利
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

1.一種富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述正極材料包括基體和包覆于基體表面的石墨烯基/M2PO₄復合包覆層，所述基體的化學式為xLi₂MnO₃·(1-x)LiM1O₂，其中，0＜x＜1，M1包括Ni、Co或Mn中的任意一種或至少兩種的組合，M2為Fe、Mn、V或Co中的任意一種或至少兩種的組合。

2.根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述富鋰錳基正極材料的D50為3～15μm。

3.根據權利要求1或2所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述石墨烯的質量為所述基體的0.01～0.1％。

4.根據權利要求1-3任一項所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述M2PO₄中M2的質量為所述基體的0.1～1％。

5.根據權利要求1-4任一項所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將氧化石墨烯在溶劑中進行超聲分散，然后加入金屬鹽溶液進行一次攪拌，再加入磷酸溶液進行二次攪拌，得到氧化石墨烯/M2PO₄原位復合溶液；

(2)將化學式為xLi₂MnO₃·(1-x)LiM1O₂的基體材料與步驟(1)所述氧化石墨烯/M2PO₄原位復合溶液進行攪拌，壓濾，真空干燥，在保護性氣氛下進行燒結，最后得到所述富鋰錳基正極材料；

其中，0＜x＜1，M1包括Ni、Co或Mn中的任意一種或至少兩種的組合；所述金屬鹽溶液中的金屬元素為Fe、Mn、V或Co中的任意一種或至少兩種的組合。

6.根據權利要求5所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述超聲分散的時間為2～5h；

優選地，步驟(1)所述超聲分散的功率為1000～5000W；

優選地，步驟(1)所述一次攪拌的時間為5～30min；

優選地，步驟(1)所述二次攪拌的時間為5～20min。

7.根據權利要求5或6所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述溶劑包括去離子水；

優選地，所述去離子水的加入量為步驟(2)所述基體材料的0.5～2倍；

優選地，步驟(1)所述氧化石墨烯的加入量為步驟(2)所述基體材料的0.01～0.1％；

優選地，步驟(1)所述金屬鹽包括硝酸鹽、氯化鹽或硫酸鹽中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，步驟(1)所述金屬鹽中的金屬元素與磷酸中的磷酸根的摩爾比為1:(1～1.5)；

優選地，步驟(2)所述基體材料與步驟(1)所述金屬鹽溶液中的金屬元素的質量比為1:(0.001～0.01)；

優選地，步驟(1)所述金屬鹽溶液的摩爾濃度為0.1～1mol/L；

優選地，步驟(1)所述磷酸溶液的摩爾濃度為0.1～10mol/L；

優選地，步驟(1)所述氧化石墨烯/M2PO₄原位復合溶液的溫度為10～80℃。

8.根據權利要求5-7任一項所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述攪拌的時間為5～20min；

優選地，步驟(2)所述壓濾的時間為0.5～2h；

優選地，步驟(2)所述真空干燥的時間為2～5h；

優選地，步驟(2)所述燒結的溫度為300～600℃；

優選地，步驟(2)所述燒結的時間為3～12h。