[發明專利]一種單晶鋁錳氧化物正極材料及其制備方法與應用和一種鋁離子電池

在審

• 申請號: 202310368722.1
• 申請日: 2023-04-07
• 公開（公告）號: CN116344790A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 鄧健秋;李瑞椿;趙方正;王鳳;劉鵬;劉道晟
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;C30B29/22;C30B1/02;C30B1/10;H01M4/485;H01M10/054
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 王浩然

1.一種單晶鋁錳氧化物正極材料，其特征在于，所述單晶鋁錳氧化物正極材料的化學式為Al_xMnO₄，其中2/3≤x2，材料的晶型為單晶，晶系為立方晶系。

2.根據權利要求1所述的單晶鋁錳氧化物正極材料，其特征在于，所述單晶鋁錳氧化物正極材料的平均粒徑為2～15μm，比表面積為0.5～3m²/g，壓實密度≥3.1g/cm³。

3.權利要求1或2所述的單晶鋁錳氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將化學計量比的含錳化合物和含鋁化合物分散于分散劑中，得到混合物；

2)將混合物研磨后干燥得到前驅體粉末；

3)對前驅體粉末進行兩段式燒結，對冷卻后的產物順次進行粉碎、過篩、除磁，即得到單晶鋁錳氧化物正極材料。

4.根據權利要求3所述的單晶鋁錳氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，所述含錳化合物包含碳酸錳、一氧化錳、二氧化錳、三氧化二錳、四氧化三錳、醋酸錳、硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、草酸錳和氫氧化錳中一種或幾種；所述含鋁化合物包含氧化鋁、氫氧化鋁、氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁、乙醇鋁、異丙醇鋁、醋酸鋁、羥基草酸鋁和羥基氧化鋁中的一種或幾種。

5.根據權利要求3或4所述的單晶鋁錳氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，所述分散劑包含水、乙醇、異丙醇、丙酮、丁酮、乙二醇、乙二醇二甲醚和N-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種，所述分散劑的用量為混合物的20～80wt％。

6.根據權利要求5所述的單晶鋁錳氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，研磨的轉速為100～400r/min，研磨的時間為0.5～6h。

7.根據權利要求3或4或6所述的單晶鋁錳氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，兩段式燒結具體為：以2～10℃/min的升溫速率升溫至250～550℃保溫1～8小時，再以2～10℃/min的升溫速率升溫至650～1650℃燒結4～72小時。

8.根據權利要求7所述的單晶鋁錳氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，粉碎為機械粉碎或氣流粉碎，過篩為過200～400目篩網。

9.權利要求1或2所述的單晶鋁錳氧化物正極材料在鋁離子電池中的應用。

10.一種鋁離子電池，其特征在于，所述鋁離子電池包含正極片、負極片、隔膜和電解液，其中正極片由集流體和正極材料漿料制成，所述正極材料漿料包含質量比為80～92:3～10:5～10：67～400的單晶鋁錳氧化物正極材料、導電劑、粘結劑和溶劑。