[发明专利]一种富锂锰基材料、其制备方法以及应用

权利要求书

1.一种富锂锰基材料，其特征在于，所述富锂锰基材料包括三元材料以及包覆在三元材料表面的锂磷氧氮离子导体层，所述锂磷氧氮离子导体层的厚度为0.1-10nm。

2.根据权利要求1所述的富锂锰基材料，其特征在于，所述富锂锰基材料的粒径为1-30μm；

优选地，所述三元材料为镍锰钴酸锂；

优选地，所述富锂锰基材料为单斜晶系和六方晶系的复合。

3.根据权利要求1或2任一项所述的富锂锰基材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：以三元材料为靶材，进行磁控溅射，得到所述富锂锰基材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射是在氮气作用下进行的。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射的靶基距为1-15cm，优选4-10cm；

优选地，所述磁控溅射的功率为10-100W，优选40-60W；

优选地，所述磁控溅射的压强为0.1-2Pa，优选0.1-1Pa；

优选地，所述磁控溅射的气体流量为10-30sccm，优选15-20sccm；

优选地，所述磁控溅射的溅射时间为10-50min，优选30-40min。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述三元材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将锰盐、镍盐和钴盐溶于水中，得到混合溶液，将混合溶液中加入沉淀剂，反应，得到所述三元材料前驱体；

(2)将步骤(1)得到的三元材料前驱体和锂源混合，烧结，得到三元材料中间体；

(3)将步骤(2)得到的三元材料中间体加入到酸溶液中，反应，烧结，得到所述三元材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合溶液中锰元素、镍元素和钴元素的摩尔比为(1-8):(1-2):1；

优选地，步骤(1)所述沉淀剂包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述反应的温度为40-80℃；

优选地，步骤(1)所述反应的pH为7-12；

优选地，步骤(1)所述反应的时间为10-20h；

优选地，所述步骤(1)还包括将得到的三元材料前驱体固液分离、清洗以及干燥；

优选地，所述干燥的温度为80-120℃。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述锂源和三元材料前驱体的摩尔比为1:1-3:1；

优选地，步骤(2)所述烧结是在空气中进行烧结的；

优选地，步骤(2)所述烧结包括先在温度为350-650℃烧结2-10h，而后在800-1000℃烧结2-20h；

优选地，步骤(3)所述酸溶液为酸的乙醇溶液；

优选地，所述酸为磷酸、硫酸、硼酸或硅酸中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(3)所述三元材料中间体与酸的质量比为95:1-100:1；

优选地，步骤(3)所述反应温度为60-100℃；

优选地，步骤(3)所述反应时间为10-20h；

优选地，步骤(3)所述烧结温度为350-650℃；

优选地，步骤(3)所述烧结时间为2-20h。