[发明专利]一种梯度富锂锰基正极材料及其制备方法以及应用

权利要求书

1.一种梯度富锂锰基正极材料，其特征在于，所述梯度富锂锰基正极材料自材料中心至材料表面锰含量不变或逐渐降低、镍和钴含量逐渐升高。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述梯度富锂锰基正极材料为一次颗粒堆叠而成的二次球颗粒。

3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述一次颗粒为粒径为50～200nm的富锂锰基正极材料，所述富锂锰基正极材料的二次球形颗粒的粒径为3μm～30μm；所述富锂锰基正极材料的表面积为3～8m²/g。

4.一种梯度富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将富锂锰基正极材料前驱体、锂源化合物、含镍物质、含钴物质和助溶剂固相混合后进行高温烧结和表面改性，得到梯度富锂锰基正极材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述富锂锰基正极材料前驱体的化学式为Li_1+αMn_xNi_yCo_zO₂；其中，0α1，0.5≤x1，0.1y0.5，0≤z0.3。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述富锂锰基正极材料前驱体按照如下方法进行制备：

a)将含镍化合物、含钴化合物和含锰化合物与水混合，得到混合溶液，其中，所述含钴化合物添加或不添加；

b)将所述混合溶液、沉淀剂和络合剂混合，进行共沉淀反应，得到含有镍钴锰材料前驱体悬浮液；

c)将所述前驱体悬浮液经洗涤、过滤、干燥后得到富锂锰基正极材料前驱体。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述锂源化合物选自碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂中的一种或多种；

所述含镍物质选自镍粉、氧化镍、氧化亚镍中的一种或多种；

所述含钴物质选自钴粉、氧化亚钴、一氧化钴、四氧化三钴、三氧化二钴、中的一种或多种；

所述含镍物质中镍的添加量为富锂锰基正极材料前驱体中镍的摩尔比的0.5％～5％；

所述含钴物质中钴的添加量为富锂锰基正极材料前驱体中钴的摩尔比的0.5％～5％；

所述助溶剂为硼酸、硫酸锂、硫酸钾、硫酸钠、氯化锂、氧化锂、碳酸锂、氯化钾、氯化钠中的一种或多种；

所述助溶剂为富锂锰基正极材料前驱体与锂源混合物质量的0.2％～2.5％。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述高温烧结的温度为750～950℃；所述高温烧结的时间为8～24h；

所述表面改性选自表面洗涤或包覆。

9.一种高比能锂电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括如权利要求1～3任意一项所述的梯度富锂锰基正极材料。

10.根据权利要求9所述的高比能锂电池，其特征在于，所述负极材料选自石墨、人造石墨、硅碳材料、锂金属负极、锂碳负极材料的一种或多种；

优选为硅碳材料、锂金属负极、锂碳负极材料。