[发明专利]一种双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将可溶性金属盐、二水合醋酸锂、硼酸溶于N,N’-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得到原料液：

其中，所述可溶性金属盐由锰盐、镍盐、镁盐组成；

(2)将聚乙烯吡咯烷酮溶于溶剂中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；

(3)将步骤(1)的原料液加入至步骤(2)的聚乙烯吡咯烷酮溶液中，搅拌均匀，得到纺丝前驱体溶液；

(4)将步骤(3)的纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，得到聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维；

(5)将步骤(4)的聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维于空气中，先由室温升至400-450℃预烧3-5h，然后于800-900℃煅烧8-12h，再自然冷却至室温，得到双阳离子掺杂的无钴富锂锰基多孔纳米纤维。

2.根据权利要求1所述的双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中可溶性金属盐为锰盐、镍盐、镁盐的乙酸盐或硝酸盐或二者的混合；

其中，锰盐、镍盐、镁盐的总浓度为1.0-1.5mol/L；锰盐浓度为0.73-1.1mol/L，镍盐的浓度为0.23-0.37mol/L，镁盐的浓度为0.02-0.045mol/L。

3.根据权利要求1所述的双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述二水合醋酸锂、可溶性金属盐、硼酸的摩尔比为1.25-1.3：0.77-0.785：0.01-0.02。

4.根据权利要求1所述的双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的溶剂选自无水乙醇或N,N’-二甲基甲酰胺，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.07-0.15mg/mL。

5.根据权利要求1所述的双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中原料液与聚乙烯吡咯烷酮溶液的体积比为1：2-4。

6.根据权利要求1所述的双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中静电纺丝的条件：接收距离为15-20cm、电压为10-18kV。

7.一种权利要求1-6任一项所述制备方法制得的双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维，其特征在于，所述双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维的分子式为Li_1.2Mn_0.6-xNi_0.2-3y/2Mg_xB_yO₂，其中0.01≤x≤0.03，0.01≤y≤0.02。

8.一种权利要求7所述的双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维在制备锂离子电池正极极片中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述锂离子电池正极极片按照如下步骤制备：

将双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯加入至N-甲基吡咯烷酮中，经混合并研磨得到浆料，将浆料均匀涂覆于集流体铝箔上，经干燥及压片后制成锂离子电池正极极片；

双阳离子掺杂无钴富锂锰基多孔纳米纤维、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯的质量比为8：1：1。