[发明专利]基于镧掺杂和表面氧空位修饰联合机制的富锂锰基层状材料的制备方法及其产品和应用

摘要

本发明公开了一种基于镧掺杂和表面氧空位修饰联合机制的富锂锰基层状材料的制备方法及其产品和应用，锰盐、钴盐、镍盐和硝酸镧溶于乙二醇中，命名为溶液A，将碳酸氢铵溶于乙二醇中，命名为溶液B，将溶剂B逐滴加到溶剂A中，命名为溶液C，将溶液C移至反应釜中，并在180℃下保温24 h；获得沉淀物，洗、热处理镧掺杂的前驱体氧化物；对前驱体和锂盐研磨，煅烧得镧掺杂的富锂锰基层状材料；热处理得基于镧掺杂和表面氧空位修饰联合机制的富锂锰基层状材料。本发明得到的基于镧掺杂和表面氧空位修饰联合机制的富锂锰基层状材料具有高的放电比容量和优异的循环性能，尤其是其倍率性能和首次充放电库伦效率，相对于单纯镧掺杂富锂锰基层状材料、单纯氧空位修饰富锂锰基层状材料和富锂锰基层状材料而言，得到了很大的改善。

主权项

一种基于镧掺杂和表面氧空位修饰联合机制的富锂锰基层状材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤（1）将锰盐、钴盐、镍盐和硝酸镧溶于乙二醇中，并在搅拌速度为400～800r/min的条件下，搅拌1.5～2.5小时，其中锰盐的浓度为0.05～2.4mol/L，钴盐和镍盐的浓度均为0.02～2.3mol/L，硝酸镧的浓度为0.01～0.07mol/L，并命名为溶液A；在搅拌的条件下，将碳酸氢铵溶于乙二醇中，并在搅拌速度为400～800r/min的条件下，搅拌1.5～2.5小时.其中碳酸氢铵的浓度为0.05～2.7mol/L，并命名为溶液B；（2）在搅拌速度为500～850r/min的条件下，将溶液B以0.2～0.5滴/s的速度滴入溶液A中，并继续搅拌0.5～2.5小时，命名为溶液C，将溶液C移至反应釜中，并在180℃下保温24 h，然后将反应釜中的溶液离心，获得沉淀物，并先后用乙醇和去离子水各洗3次；（3）将所得沉淀物移至马弗炉中，并在500℃下热处理6h，即获得镧掺杂的前驱体氧化物；（4）通过对镧掺杂的前驱体氧化物和锂盐研磨，将其混合均匀，然后将混合料送入马弗炉中，在900℃下煅烧16小时，升温速度为5℃/min，即得镧掺杂的富锂锰基层状材料；（5）将镧掺杂的富锂锰基层状氧化物材料放置纯铝制坩埚中，然后移至管式炉中，在500℃下热处理12h，气氛为氮气，即得基于镧掺杂和表面氧空位修饰联合机制的富锂锰基层状材料。