[發(fā)明專利]一種提升富鋰錳基氧化物正極材料電化學(xué)性能的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111426534.7
• 申請(qǐng)日: 2021-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114242998A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪文浩;楊建文;黃斌;劉鑫鑫;李欣澤;賈曉通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種提升富鋰錳基氧化物正極材料電化學(xué)性能的方法。將富鋰錳正極材料表面經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的酸洗和低溫焙燒處理，有效提升了其首次充放電效率和循環(huán)穩(wěn)定性。0.1C電流倍率下的首次放電比容量從225.0mAh/g提升至約262.5mAh/g，1C電流倍率下循環(huán)100周的容量保持率從61.0％提高至約81.0％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料領(lǐng)域，特別涉及從富鋰錳基氧化物正極材料表面脫除殘堿以提升其電化學(xué)性能的方法。

背景技術(shù)

在鋰離子電池作為一種綜合性能優(yōu)異的儲(chǔ)能裝置，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，富鋰錳基氧化物正極材料由于能量密度高、安全性能好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)成為下一代鋰離子電池正極材料的有力競(jìng)爭(zhēng)者。但是，該材料存在首次庫(kù)倫效率低、循環(huán)性能較差，阻礙了其商業(yè)化進(jìn)程。富鋰錳基氧化物正極材料表面普遍存在殘堿，傳統(tǒng)殘堿脫除方法容易導(dǎo)致樣品表面出現(xiàn)缺陷，影響其電化學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)易、廉價(jià)的從富鋰錳基氧化物正極材料表面脫除殘堿的處理方法，能夠在有效提升富鋰錳基正極材料的首次充放電效率的同時(shí)提升其循環(huán)性能。具體步驟如下：

(1)配制濃度為20～80wt％的有機(jī)酸去離子水溶液；

(2)將富鋰錳基氧化物正極材料粉末分散在(1)所配制的溶液中，持續(xù)攪拌4～8小時(shí)；

(3)將(2)制得的懸濁液過(guò)濾、干燥，然后在惰性氣氛下于400～800℃煅燒5～8小時(shí)。

上述本發(fā)明中的有機(jī)酸，是指檸檬酸、乙酸、草酸、氨基磺酸中的一種或其混合物。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)富鋰錳基正極材料表面的Li₂O、LiOH或Li₂CO₃與有機(jī)酸反應(yīng)脫除，可以提高材料的環(huán)境穩(wěn)定性。

(2)富鋰錳正極材料在水溶液中發(fā)生H⁺/Li⁺交換，H⁺表面摻雜能夠穩(wěn)定材料的晶體結(jié)構(gòu)，有利于其循環(huán)穩(wěn)定性。

(3)處理后的富鋰錳正極材料在惰性氣體保護(hù)下煅燒時(shí)，殘留有機(jī)物發(fā)生碳化，能夠增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性。

(4)與無(wú)機(jī)酸相比，有機(jī)酸處理后不會(huì)引入有害雜質(zhì)離子。

附圖說(shuō)明

圖1為富鋰錳正極材料用有機(jī)酸溶液處理前的0.1C首次充放電曲線。

圖2為富鋰錳正極材料用有機(jī)酸溶液處理后的0.1C首次充放電曲線。

圖3為富鋰錳正極材料用有機(jī)酸溶液處理前后的1.0C循環(huán)性能。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下文結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作更具體地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于該具體實(shí)施例。

除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語(yǔ)與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

除有特別說(shuō)明，本發(fā)明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場(chǎng)上購(gòu)買的商品或者可以通過(guò)公知的方法制得的產(chǎn)品。

步驟1：

將檸檬酸與乙酸按照質(zhì)量比2:1的比例混合，配制成酸濃度為40wt％的去離子水溶液。

步驟2：

在連續(xù)攪拌下，將富鋰錳正極材料粉末分散于步驟1所制備的溶液中，持續(xù)攪拌5小時(shí)。

步驟3：

將處理后的富鋰錳正極材料懸濁液過(guò)濾、干燥，然后在惰性氣體保護(hù)下于500℃煅燒5小時(shí)。