[发明专利]富锂锰基正极材料及其制备方法、电极片及电池

说明书

本申请公开一种富锂锰基正极材料的制备方法，包括：将可溶性锂盐、可溶性镍盐及可溶性锰盐溶于水中，加入第一有机溶剂，得到混合溶液；将草酸溶于第二有机溶剂中，得到草酸溶液；将混合溶液加入至草酸溶液中得到富锂锰草酸盐前驱体；煅烧，将所述富锂锰草酸盐前驱体以升温速率V₁升温至350～550℃，保温，得到富锂锰基材料；过烧，将所述富锂锰基材料以升温速率V₂升温至900～1000℃，保温，在所述富锂锰基材料的表面形成带阳离子空位的过渡金属氧化物层。所述带阳离子空位的过渡金属氧化物层可以减弱甚至抑制所述富锂锰基正极材料在充放电过程中的结构转变，提高富锂锰基正极材料的循环稳定性及容量保持率。本申请还公开一种富锂锰基正极材料、电极片及电池。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种富锂锰基正极材料、所述富锂锰基正极材料的制备方法，包括所述富锂锰基正极材料的电极片、及包括所述电极片的电池。

背景技术

富锂锰正极材料具有较高的比容量，在半电池vs Li/Li⁺测试中比容量超过250mAh/g，可以为动力汽车提供更长的续航里程，是下一代动力电池的优选材料。

然而，富锂锰基正极材料具有宽的电压窗口，在高电压平台中有氧的释放，且随着锂离子的脱嵌，过渡金属会向锂层迁移，导致材料的结晶结构发生改变。具体的，随着充放电循环的进行，材料结构由外向内发生改变，由初始的层状结构向尖晶石结构转变，再由尖晶石结构向岩盐相转变，在此过程中，材料的容量会不断衰减，中点电压平台会不断降低，造成富锂锰基正极材料的性能随充放电循环的进行而不断下降，使得富锂锰基正极材料的循环稳定性及容量保持率较差。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种富锂锰基正极材料及其制备方法，旨在改善现有的富锂锰基正极材料的循环稳定性及容量保持率较差的问题。

本申请实施例是这样实现的，一种富锂锰基正极材料的制备方法，包括如下步骤：

将可溶性锂盐、可溶性镍盐及可溶性锰盐溶于水中，然后加入第一有机溶剂，得到混合溶液；

将草酸溶于第二有机溶剂中，得到草酸溶液；

将所述混合溶液加入至所述草酸溶液中，共沉淀，干燥，得到富锂锰草酸盐前驱体；

煅烧，将所述富锂锰草酸盐前驱体以升温速率V₁升温至350～550℃，保温，得到富锂锰基材料；

过烧，将所述富锂锰基材料以升温速率V₂升温至900～1000℃，保温，在所述富锂锰基材料的表面形成过渡金属氧化物层，得到富锂锰基正极材料。

可选的，所述可溶性锂盐选自醋酸锂、碳酸锂、硝酸锂、硫酸锂及氯化锂中的至少一种；和/或

所述可溶性镍盐选自醋酸镍、硫酸镍、硝酸镍、氯化镍及溴化镍中的至少一种；和/或

所述可溶性锰盐选自醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰、氯化锰及溴化锰中的至少一种。

可选的，所述可溶性锂盐选自醋酸锂、碳酸锂、硝酸锂、硫酸锂及氯化锂中的至少一种；和/或

所述可溶性镍盐选自醋酸镍、硫酸镍、硝酸镍、氯化镍及溴化镍中的至少一种；和/或

所述可溶性锰盐选自醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰、氯化锰及溴化锰中的至少一种。

可选的，所述第一有机溶剂选自乙醇、乙二醇、异丙醇及多元醇中的至少一种；和/或

所述第二有机溶剂可以选自但不限于乙醇、乙二醇、异丙醇及多元醇中的至少一种。

可选的，所述可溶性锂盐、可溶性镍盐、可溶性锰盐及草酸的摩尔比的范围为(1.2～1.3)：0.2：0.6：1。