The invention relates to a lithium-rich manganese-based material precursor. The lithium-rich manganese-based material precursor is a lithium-rich manganese-based material carbonate precursor with a sheet-like morphology, the particle size is 1-7 micron, and the specific surface area is 8-50 m2/g. The lithium-rich manganese-based material carbonate precursor with the sheet shape is easy to prepare the lithium-rich manganese-based cathode material with high degree of single crystallization. The invention also relates to a preparation method of a lithium-rich manganese-based material carbonate precursor with a sheet shape, and a preparation method and application of a lithium-rich manganese-based cathode material with a single crystal shape. Thus the mechanical strength, stability, compaction density, capacity, first efficiency and voltage attenuation of the cathode material are improved.
【技术实现步骤摘要】
一种富锂锰基材料前驱体及其制备方法、富锂锰基正极材料及其制备方法、锂电池
本专利技术涉及锂电池材料
,具体涉及一种富锂锰基材料前驱体、其制备方法和应用。
技术介绍
近些年锂离子电池的使用领域在不断拓展,从传统3C产品到目前的电动汽车和智能电网,新能源产业对锂离子电池特别是高能量密度锂电池的需求越来越迫切。为满足此需求,大量研究工作致力于寻找开发具有高比容量的电极材料。富锂锰基正极材料aLi2MnO3·(1-a)LiMO2【0<a<1,M=Ni、Co、Mn、Al、V、Cr、Fe中一种或两种以上】放电比容量超过250mAh/g,工作电压大于3.50V,因其具有比容量高、热稳定性好、循环性能良好、充放电电压范围宽且价格低廉、对环境友好等优点吸引了行业内许多专家和学者的深入研究,具有很大的开发潜力。虽然富锂锰基正极材料具有超过250mAh/g的高比容量,但是应用到实际生产中仍存在许多问题,包括首效较低(约75%)、循环过程中有明显的电压和容量衰减。目前首次效率可以通过表面包覆改性或者特殊的表面活化工艺提高到85%接近90%。而循环过程中电压和容量衰减较快的问题主要是由于高电压下引起材料与电解液发生副反应,以及循环过程中团聚体颗粒破碎、粉化和脱离使得暴露的新鲜内部表面与电解液继续反应而导致其他相的生成,造成电压和容量的恶化。这是因为目前主要采用共沉淀-高温固相法制备的富锂锰基多元正极材料,其形貌是由几百纳米的一次颗粒团聚而成的微米二次球形颗粒,这种二次球形颗粒形貌的材料结构机械强度低牢固性差,在较高压实情况下,这些二次球形颗粒很容易 ...
【技术保护点】
1.一种富锂锰基材料前驱体,其特征在于,所述富锂锰基材料前驱体为页片状形貌的富锂锰基材料碳酸盐前驱体,所述页片状形貌的富锂锰基材料碳酸盐前驱体的粒径为1~7μm,比表面积为8~50m2/g。
【技术特征摘要】
1.一种富锂锰基材料前驱体,其特征在于,所述富锂锰基材料前驱体为页片状形貌的富锂锰基材料碳酸盐前驱体,所述页片状形貌的富锂锰基材料碳酸盐前驱体的粒径为1~7μm,比表面积为8~50m2/g。2.一种富锂锰基材料前驱体的制备方法,其特征在于,采用共沉淀反应制得,该共沉淀反应以碳酸盐溶液作为沉淀剂;通过控制共沉淀反应过程中,混合盐的金属离子浓度、沉淀剂浓度、络合剂浓度、反应物混合速度、搅拌速度、反应pH值和反应温度,生成页片状形貌的富锂锰基材料碳酸盐前驱体。3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述页片状形貌的富锂锰基材料碳酸盐前驱体通过如下步骤制备:配制混合盐溶液:按照所述富锂锰基材料碳酸盐前驱体中金属离子的类型和浓度,配制混合盐溶液,使混合盐溶液中总的金属离子浓度为0.5-3.5mol/L;配制沉淀剂:所述沉淀剂为含有0.5~3.5mol/L碳酸根离子的水溶液;配制络合剂:配制氨水作为络合剂,且氨水的摩尔浓度为碳酸根离子摩尔浓度的0.1%~50%;共沉淀反应:将混合盐溶液与沉淀剂、络合剂均以0.12L/h~0.9L/h的速度同时泵入反应器内,控制反应温度为35~65℃,pH为7.5~8.5,搅拌速度400~1000rpm/min,反应结束后陈化5~20h,将沉淀物分离、洗涤、烘干,得到所述页片状富锂锰基材料碳酸盐前驱体。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所...
【专利技术属性】
技术研发人员:张鹏,陈橙,苗力孝,王伟刚,
申请(专利权)人:桑德集团有限公司,桑顿新能源科技有限公司,
类型:发明
国别省市:西藏,54
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