[发明专利]一种富锂锰基正极材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种富锂锰基正极材料，其特征在于，所述正极材料包括基体和包覆于基体表面的石墨烯基/M2PO₄复合包覆层，所述基体的化学式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiM1O₂，其中，0＜x＜1，M1包括Ni、Co或Mn中的任意一种或至少两种的组合，M2为Fe、Mn、V或Co中的任意一种或至少两种的组合。

2.根据权利要求1所述的富锂锰基正极材料，其特征在于，所述富锂锰基正极材料的D50为3～15μm。

3.根据权利要求1或2所述的富锂锰基正极材料，其特征在于，所述石墨烯的质量为所述基体的0.01～0.1％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的富锂锰基正极材料，其特征在于，所述M2PO₄中M2的质量为所述基体的0.1～1％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯在溶剂中进行超声分散，然后加入金属盐溶液进行一次搅拌，再加入磷酸溶液进行二次搅拌，得到氧化石墨烯/M2PO₄原位复合溶液；

(2)将化学式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiM1O₂的基体材料与步骤(1)所述氧化石墨烯/M2PO₄原位复合溶液进行搅拌，压滤，真空干燥，在保护性气氛下进行烧结，最后得到所述富锂锰基正极材料；

其中，0＜x＜1，M1包括Ni、Co或Mn中的任意一种或至少两种的组合；所述金属盐溶液中的金属元素为Fe、Mn、V或Co中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求5所述的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述超声分散的时间为2～5h；

优选地，步骤(1)所述超声分散的功率为1000～5000W；

优选地，步骤(1)所述一次搅拌的时间为5～30min；

优选地，步骤(1)所述二次搅拌的时间为5～20min。

7.根据权利要求5或6所述的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂包括去离子水；

优选地，所述去离子水的加入量为步骤(2)所述基体材料的0.5～2倍；

优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯的加入量为步骤(2)所述基体材料的0.01～0.1％；

优选地，步骤(1)所述金属盐包括硝酸盐、氯化盐或硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述金属盐中的金属元素与磷酸中的磷酸根的摩尔比为1:(1～1.5)；

优选地，步骤(2)所述基体材料与步骤(1)所述金属盐溶液中的金属元素的质量比为1:(0.001～0.01)；

优选地，步骤(1)所述金属盐溶液的摩尔浓度为0.1～1mol/L；

优选地，步骤(1)所述磷酸溶液的摩尔浓度为0.1～10mol/L；

优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯/M2PO₄原位复合溶液的温度为10～80℃。

8.根据权利要求5-7任一项所述的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述搅拌的时间为5～20min；

优选地，步骤(2)所述压滤的时间为0.5～2h；

优选地，步骤(2)所述真空干燥的时间为2～5h；

优选地，步骤(2)所述烧结的温度为300～600℃；

优选地，步骤(2)所述烧结的时间为3～12h。