[发明专利]一种提升富锂锰基氧化物正极材料电化学性能的方法

说明书

本发明公开了一种提升富锂锰基氧化物正极材料电化学性能的方法。将富锂锰正极材料表面经过简单的酸洗和低温焙烧处理，有效提升了其首次充放电效率和循环稳定性。0.1C电流倍率下的首次放电比容量从225.0mAh/g提升至约262.5mAh/g，1C电流倍率下循环100周的容量保持率从61.0％提高至约81.0％。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，特别涉及从富锂锰基氧化物正极材料表面脱除残碱以提升其电化学性能的方法。

背景技术

在锂离子电池作为一种综合性能优异的储能装置，广泛应用于现代社会的各个领域，富锂锰基氧化物正极材料由于能量密度高、安全性能好、价格低廉等优点成为下一代锂离子电池正极材料的有力竞争者。但是，该材料存在首次库伦效率低、循环性能较差，阻碍了其商业化进程。富锂锰基氧化物正极材料表面普遍存在残碱，传统残碱脱除方法容易导致样品表面出现缺陷，影响其电化学性能。

发明内容

本发明提供了一种简易、廉价的从富锂锰基氧化物正极材料表面脱除残碱的处理方法，能够在有效提升富锂锰基正极材料的首次充放电效率的同时提升其循环性能。具体步骤如下：

(1)配制浓度为20～80wt％的有机酸去离子水溶液；

(2)将富锂锰基氧化物正极材料粉末分散在(1)所配制的溶液中，持续搅拌4～8小时；

(3)将(2)制得的悬浊液过滤、干燥，然后在惰性气氛下于400～800℃煅烧5～8小时。

上述本发明中的有机酸，是指柠檬酸、乙酸、草酸、氨基磺酸中的一种或其混合物。

本发明的优点在于：

(1)富锂锰基正极材料表面的Li₂O、LiOH或Li₂CO₃与有机酸反应脱除，可以提高材料的环境稳定性。

(2)富锂锰正极材料在水溶液中发生H⁺/Li⁺交换，H⁺表面掺杂能够稳定材料的晶体结构，有利于其循环稳定性。

(3)处理后的富锂锰正极材料在惰性气体保护下煅烧时，残留有机物发生碳化，能够增强材料的导电性。

(4)与无机酸相比，有机酸处理后不会引入有害杂质离子。

附图说明

图1为富锂锰正极材料用有机酸溶液处理前的0.1C首次充放电曲线。

图2为富锂锰正极材料用有机酸溶液处理后的0.1C首次充放电曲线。

图3为富锂锰正极材料用有机酸溶液处理前后的1.0C循环性能。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文结合说明书附图对本发明作更具体地描述，但本发明的保护范围并不限于该具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。

步骤1：

将柠檬酸与乙酸按照质量比2:1的比例混合，配制成酸浓度为40wt％的去离子水溶液。

步骤2：

在连续搅拌下，将富锂锰正极材料粉末分散于步骤1所制备的溶液中，持续搅拌5小时。

步骤3：

将处理后的富锂锰正极材料悬浊液过滤、干燥，然后在惰性气体保护下于500℃煅烧5小时。