[发明专利]一种高容量锰酸锂电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明适用于电池材料技术领域，提供了一种高容量锰酸锂电池正极材料及其制备方法。所述的高容量锰酸锂电池正极材料的组成通式为：(100%‑p%‑q%)Li_1+xMn_2‑x‑yM_y(O_4‑z/2F_z)∙p%W∙q%G；其中：M表示掺杂元素，W表示快离子导体，G表示碳材料导体。本发明的高容量锰酸锂电池正极材料安全性高、稳定性好、高温下的贮存和循环性能好，延长了其使用寿命，降低了成本；具有克容量高、压实密度大、常温循环寿命长、倍率放电性能好、高温储电性能良好等显著优势。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种高容量锰酸锂电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其电压高、能量密度高、循环寿命长等优点倍受青睐。随着新一代信息技术、高端装备、新材料、生物、新能源汽车、新能源、节能环保、数字创意等新兴产业的发展，锂离子电池在电动交通工具(电动汽车、电动船舶、低速电动车、电动自行车等)、储能(风能、太阳能、电网调峰调谷、虚拟电厂、5G通信基站等)、通讯(手机、笔记本电脑等)、替代铅酸电池(视听设备、工业仪器、医疗器械、启动电源、电动工具等)等领域得到广泛应用。

正极材料是锂离子电池的核心和关键材料。锰酸锂(LiMn₂O₄)是目前已被商业化的锂离子电池正极材料，但其循环性能、高温性能、倍率放电性能均需进一步提升，否则会影响材料的容量发挥。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种高容量锰酸锂电池正极材料及其制备方法，旨在解决背景技术中指出的现有技术存在的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种高容量锰酸锂电池正极材料，所述的高容量锰酸锂电池正极材料的组成通式为：(100％-p％-q％)Li_1+xMn_2-x-yM_y(O_4-z/2F_z)·p％W·q％G；

其中：0≤x≤0.2，0≤y≤0.5，0＜z≤0.1，0.001≤p≤2，0.001≤q≤1，M表示掺杂元素，氟元素F为助溶剂，W表示快离子导体，G表示碳材料导体。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述的掺杂元素为Ti、Mg、Ca、Ta、V、Sr、Cs、In、Zn、Nb、Y、Mo、Rb、Zr、Si、Cr、B、Sb、Bi、Ga、Sn、W、Ge、La元素中的至少一种。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述的快离子导体W为NASICON型正磷酸盐、钙钛矿型盐中的至少一种。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述的碳材料导体为石墨烯。

本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的高容量锰酸锂电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将锂源、锰源、M源、氟源混合后，得到混合物料；

混合物料经过结晶合成、降温、破碎，得到Li_1+xMn_2-x-yM_y(OF)₄；

将W、有机表面活性剂、G和Li_1+xMn_2-x-yM_y(OF)₄，分别按p％、总量的1.0～20.0％、q％、(100％-p％-q％)的质量比称取；

将W、有机表面活性剂和水，进行混合、破碎；加入G和Li_1+xMn_2-x-yM_y(OF)₄，进行混合、造粒、干燥；

所得物经过包覆合成、降温、除铁，即得高容量锰酸锂电池正极材料。