[发明专利]一种非电化学活化Li2MnO3的方法

说明书

本发明公开了一种非电化学活化Li₂MnO₃的方法，属于无机材料技术领域。所述方法包括：将Li₂MnO₃与固态还原性物质混合均匀，加入溶剂，研磨并调至流变体；将流变体置于惰性气氛中进行第一热处理后冷却至室温；将经过第一热处理后的Li₂MnO₃进行清洗；将经过清洗后的Li₂MnO₃置于惰性气氛中进行第二热处理后冷却至室温，Li₂MnO₃活化完成。通过本发明的方法活化后的Li₂MnO₃材料有电化学活性，在用作锂离子电池正极材料时，无需再通过电化学方法将其活化，与未活化的Li₂MnO₃材料相比，通过这种化学方法活化后的Li₂MnO₃材料有更好的电化学性能，首轮充放电的库伦效率高，比容量高，循环性能好。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，特别涉及一种非电化学活化Li₂MnO₃的方法。

背景技术

已经商业化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂(LiCoO₂)、三元材料(如LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂)和磷酸铁锂(LiFePO₄)。LiCoO₂价格昂贵、毒性大、安全性差、实际比容量不高(约140mAh/g)；LiFePO₄无毒、无污染、安全性好、价格便宜，但其理论比容量只有170mAh/g；三元材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂为目前正在大力开发应用的材料，但其中同样含有昂贵且有毒的Co元素，且安全性仍有待提高。目前，寻找具有更高比容量、更安全低廉的正极材料是锂离子电池领域的研究热点之一。层状富锂正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni,Co,Mn；0≤x≤1)由于在晶体结构的过渡金属层中含有一定量的锂，因此材料的比容量高(可高达～300mAh/g)。同时，xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni,Co,Mn)材料中Li₂MnO₃组分能够起到稳定LiMO₂层状结构的作用，使富锂型正极材料可以实现锂离子的深度脱出而不会引起结构坍塌；LiMO₂则反过来可以起到改善Li₂MnO₃循环性能的效果，从而使得富锂正极材料比容量高、成本低、且有较好的安全性。

Li₂MnO₃是层状富锂正极材料的一个终端材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(x＝1)，材料中只含Mn，不含有毒元素Co和较为稀有的元素Ni，元素Mn无毒，在地壳中的含量高，资源丰富，因此价格低廉；另外，由于一个分子中含有两个锂离子，Li₂MnO₃的理论比容量高达459mAh/g，高于目前正在开发中的任一锂离子电池正极材料，是一个亟待开发的理想的锂电正极材料。但与其他锂锰氧化物(LiMnO₂和LiMn₂O₄)不同的是，Li₂MnO₃中所有的Mn都是+4价，无法被进一步氧化，因此在通常使用的电池电压范围(2.0～4.4V)内，Li₂MnO₃并没有电化学活性。