[发明专利]一种三氟化铝包覆的三元掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种三氟化铝包覆的三元掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法，属于锂离子电池领域。本发明提供的三氟化铝包覆的三元掺杂锰酸锂正极材料包括核芯和壳层；所述核芯的化学式为Li_1+xAl_yMn_2‑y‑mZr_mO_4‑zF_z，其中0≤x≤0.5，0＜y≤0.3，0＜m≤0.30，0＜z≤0.2；所述壳层为AlF₃。本发明采用Al、Zr和F为三元离子掺杂改性锰酸锂，可提高锰酸锂的有序度，以稳定尖晶石结构，并抑制晶格畸变，并使用AlF₃包覆三元离子掺杂锰酸锂，能有效缓解容量衰减，且能够有效防止电解液的腐蚀，减少锰离子的溶解。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种三氟化铝包覆的三元掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车和无线电产品(如手机)领域的快速发展，具备高能量密度、长循环寿命和无记忆效应的锂离子电池受到了越来越多的关注。锂离子电池的正极材料对锂离子电池的性能有着决定性的作用，因此，对锂离子电池正极材料的研究成为了锂离子电池研究的热点。

锰酸锂因其高能量密度、高工作电压、低成本、环境友好、安全性能好等优势备受青睐，成为了一种重要的商业化正极材料。但是锰酸锂的结构稳定性和高温循环性能较差，限制了锰酸锂正极材料的应用领域。

目前研究者对锰酸锂的改性方法主要为体相掺杂和表面包覆，其中体相掺杂能够提高锰酸锂的尖晶石结构的稳定性，但材料表面仍有与电解液接触的部分，锰的溶解不可避免，而表面包覆是在锰酸锂表面包覆改性材料，以避免锰的溶解。因此，研究者常采用体相掺杂和表面包覆共同改性的方法提高正极材料的电化学性能。但是现有的改性方法所得改性锰酸锂正极材料仍然存在首次放电容量降低和阻抗显著增加的缺点，导致改性锰酸锂正极材料的倍率性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三氟化铝包覆的三元掺杂锰酸锂正极材料及其制备方法，本发明提供的三氟化铝包覆的三元掺杂锰酸锂正极材料具有优异的倍率性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种三氟化铝包覆的三元掺杂锰酸锂正极材料，包括核芯和壳层；所述核芯的化学式为Li_1+xAl_yMn_2-y-mZr_mO_4-zF_z，其中0≤x≤0.5，0＜y≤0.3，0＜m≤0.30，0＜z≤0.2；所述壳层为AlF₃。

优选地，所述壳层占核芯的质量百分比为0.05～5％。

优选地，所述核芯的化学式为Li_1+xAl_yMn_2-y-mZr_mO_4-zF_z，其中x为0.02，y为0.05，m为0.01～0.03，z为0.05～0.2。

优选地，所述核芯的平均粒径为1～18μm。

本发明还提供了上述技术方案所述的三氟化铝包覆的三元掺杂锰酸锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

将锰源、锂源、铝源、锆源和第一氟源按照核芯的化学计量比混合后，进行第一煅烧，得到核芯；

按照化学计量比称取铝源和第二氟源，作为壳层原料；

将所述壳层原料与核芯混合制备正极材料前驱体；

将所述正极材料前驱体进行第二煅烧，得到正极材料。