[发明专利]一种铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料，其特征在于，铕以三价阳离子Eu³⁺，硫/硒以二价阴离子S^2-/Se^2-形态分布在锰酸锂主体中；所述共掺杂的锰酸锂正极材料的通式为LiMn_2-xEu_xO_4-y-zS_ySe_z；其中，0 x ≤ 0.1，0 ≤ y ≤ 0.01，0 ≤ z ≤ 0.01，且y+z≠0。

2.根据权利要求1所述的铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料，其特征在于，所述Eu³⁺、S^2-/Se^2-分别均匀分布于尖晶石锰酸锂中。

3.一种铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、前驱体的制备：按照Mn与Eu原子比为2-x：x的比例，将二者的可溶性盐在水中溶解并混合，加入适量NH₄HCO₃或（NH₄）₂CO₃作为沉淀剂，反应后，得到MnCO₃与Eu₂(CO₃)₃共沉淀悬浊液；经陈化，过滤，洗涤，干燥，获得共沉淀粉末；

S2、前驱体的一次烧结：将步骤S1所得的共沉淀粉末进行煅烧，获得锰氧化物与铕氧化物的混合物；

S3、混合物料的制备：按照Li:Mn:Eu为1:2-x:x的原子比的比例，将S2所得的金属氧化物混合物与锂源球磨混合，得到混合物料；

S4、锂化固溶：将步骤S3所得的混合物料进行煅烧，将煅烧产物进行研磨，获得分子式为LiMn_2-xEu_xO₄的材料；

S5、将LiMn_2-xEu_xO₄与硫粉和/或硒粉混合，进行煅烧，得到含有分子式为LiMn_2-xEu_xO_4-y-zS_ySe_z的混合物；

S6、将S5中反应后所得的混合物经洗涤，干燥得到LiMn_2-xEu_xO_4-y-zS_ySe_z的锰酸锂正极材料；其中，0 x ≤ 0.1，0 ≤ y ≤ 0.01，0 ≤ z ≤ 0.01，且y+z≠0。

4.根据权利要求3所述的铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述可溶性盐为醋酸盐、硝酸盐、硫酸盐中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述锂源为碳酸锂、一水合氢氧化锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，锂源的质量过量系数为3%~8%。

7.根据权利要求3所述的铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，煅烧温度为500~600℃；和/或，步骤S4中，在空气氛围下煅烧，采用两段煅烧方式，第一段煅烧在400~650 ℃下煅烧3~5 h，第二段煅烧在700~900 ℃下煅烧10~15 h。

8.根据权利要求3所述的铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，煅烧条件为氩气气氛，在550~650 ℃下煅烧4-6 h。

9.正极极片，其特征在于，包括权利要求1或2所述的铕-硫/硒共掺杂的锰酸锂正极材料或权利要求3-8任一项所述的制备方法制成的锰酸锂材料。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。