[發明專利]一種包覆型錳基正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111168472.4
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113921788A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 喬齊齊;楊紅新;李子郯;王鵬飛;施澤濤;郭豐
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技(馬鞍山)有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/50;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明提供一種包覆型錳基正極材料及其制備方法，所述正極材料的化學式為xLiMn₂O₄·yLi₂MnO₃·zLi₄Mn₅O₁₂，其中xLiMn₂O₄為包覆層，yLi₂MnO₃·zLi₄Mn₅O₁₂為內核層，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，y+z＝1。所述正極材料與傳統三元正極材料相比具有更高的容量以及更低的成本，同時兼具優異的循環性能，因此具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于電池材料領域，涉及一種正極材料，尤其涉及一種包覆型錳基正極材料及其制備方法。

背景技術

高比容量、高循環穩定性和高安全性的高鎳三元正極材料近幾年一直是一個研究熱點，摻雜和包覆改性是實現高鎳三元正極材料上述性能的必要手段，常規的摻雜方法是加入納米金屬氧化物或者氫氧化物等混合均一后進行煅燒，需要額外增加磨料、混料等工藝，操作復雜，混合效果一般；而包覆也是加入納米金屬元素材料混料燒結，操作同樣的復雜；難以保證所有批次的均一度。目前，三元正極材料價格較高，容量較低(200mAh/g)，含有成本較高的Co和Ni元素。因此，開發高容量、低成本、長循環的正極材料是未來發展的一個重要趨勢。

CN103474628A公開了一種碳包覆三元正極材料的制備方法及該碳包覆三元正極材料，制備方法包括以下步驟：S1、以鎳鹽、鈷鹽和錳鹽為原料，制備三元正極材料前驅體；S2、制備導電碳分散體系：將導電碳分散于含有有機碳源的水中；S3、將三元正極材料前驅體和鋰化合物加入到導電碳分散體系中，混合均勻，獲得混合物；S4、將混合物在真空條件下烘干；S5、將經烘干的混合物在密閉條件下或者惰性氣體保護的氣氛中高溫處理，獲得碳包覆三元正極材料。雖然該方法使用碳包覆對三元正極材料進行改性，但是仍未能完全解決三元正極材料的容量低以及成本高的問題。

CN111697216A公開了一種錳酸鋰包覆高鎳鎳鈷錳酸鋰鋰離子電池正極材料及其制備方法，該方法包括步驟：步驟S1，在氫氧化鈉水溶液中加入高鎳鎳鈷錳酸鋰前驅體，在磁力攪拌機中進行攪拌，得到均勻的堿性前驅體分散液；步驟S2，在攪拌條件下，將含有錳離子的水溶液緩慢滴加到堿性前驅體分散液中，形成氧化錳包覆的高鎳鎳鈷錳酸鋰前驅體分散液；步驟S3，對分散液離心和真空干燥之后，加入氫氧化鋰作為反應物，采用球磨法充分混合均勻，在氧氣的氛圍下高溫反應制備得到錳酸鋰包覆鎳鈷錳酸鋰鋰離子電池正極材料。但是該正極材料的首次充放電容量交底不足200mAh/g，低于現有三元正極材料。

發明內容

為解決現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種包覆型錳基正極材料及其制備方法，所述正極材料具有超高的容量、較好的循環性能以及非常低的成本，具有良好的應用前景。

為達到上述技術效果，本發明采用以下技術方案：

本發明目的之一在于提供一種包覆型錳基正極材料，所述正極材料的化學式為xLiMn₂O₄·yLi₂MnO₃·zLi₄Mn₅O₁₂，其中xLiMn₂O₄為包覆層，yLi₂MnO₃·zLi₄Mn₅O₁₂為內核層，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，y+z＝1。

其中，x可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9等，y可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9等，z可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。