[发明专利]锰基固溶体材料及其制备方法、正电极和电池

说明书

一种锰基固溶体材料的制备方法，包括以下步骤：提供一锂源和一锰源，溶于一溶剂中，形成溶液；将所述溶液置入一密闭的容器中加热反应，所述溶液在加热反应后生成沉淀物；将所述沉淀物过滤、洗涤、干燥；将干燥后的沉淀物置入一容器中加热保温，然后自然冷却至室温，得到锰基固溶体材料。所述锰基固溶体材料的通式为LiMn_xO_y，所述LiMn_xO_y为Li₂MnO₃和LiMn₂O₄的固溶体。本发明还提供一种正电极和一种电池。

技术领域

本发明涉及储能领域，尤其涉及电池材料的制备方法及其应用。

背景技术

当前，锂离子电池作为目前性能优异的储能方式之一，应用范围是越来越广，这就要求锂电池在能量密度、循环稳定性和倍率性能等方面都具有较好的性能，同时具备制备成本低、安全性能好、环境友好等优点。锂电池包括正极、负极、隔膜和电解液，其中，正极包括基体和涂覆在该基体上的正极材料、导电材料，其中，正极材料是锂电池的关键材料，富锂锰基正极材料以其较高的比容量得到了研究者的青睐，但其首次不可逆容量较高、倍率性能差，这些性能上的缺陷阻碍了此类材料的发展和应用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种锰基固溶体材料的制备方法，以解决上述问题。

另外，还提供一种采用上述锰基固溶体材料的制备方法所制备的锰基固溶体材料。

一种锰基固溶体材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.提供一锂源和一锰源，溶于一溶剂中，形成溶液；

S2.将所述溶液置入一密闭的容器中加热反应，所述溶液在加热反应后生成沉淀物；

S3.将所述沉淀物过滤、洗涤、干燥；

S4.将干燥后的沉淀物置入一容器中加热保温，然后自然冷却至室温，得到锰基固溶体材料。

进一步地，在步骤S1中，还包括加入添加剂，其中所述添加剂包括苯甲酸、尿素、草酸中的一种或多种。

进一步地，在步骤S2中，加热的温度为160℃～200℃，加热的时间为10h～30h。

进一步地，在步骤S4中，加热保温的温度为400～800℃，加热保温的时间为6～10h。

进一步地，所述锂源提供的锂离子与锰源提供的锰离子的摩尔比为2.7～3.7。

进一步地，所述锂源为硫酸锂、硝酸锂、乙酸锂、氯化锂、草酸锂、氢氧化锂金属无机/有机酸盐中的一种或多种，所述锰源为硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰、氯化锰金属无机/有机酸盐中的一种或多种。

一种锰基固溶体材料，所述锰基固溶体材料的通式为LiMn_xO_y，所述LiMn_xO_y为Li₂MnO₃和LiMn₂O₄的固溶体，其中0.5≤x≤4，x:y为0.33～0.5。

进一步地，所述0.5≤x≤0.8，x:y为0.35～0.40。

一种正电极，包括所述锰基固溶体材料。

一种电池，包括所述正电极。