一种富锂锰基材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种富锂锰基材料及其制备方法和应用，所述富锂锰基材料包括石墨炔和包覆在石墨炔表面的三元材料，所述富锂锰基材料中石墨炔的质量百分含量为20‑50％；通过在富锂锰基材料制备过程中加入石墨炔，增加了正极材料的电子电导率和储锂位点，并通过控制反应工艺条件，从而使制备的富锂锰基材料具有较好的倍率性能和循环稳定性；制备方法简单，原料易得，价格低廉，易于实现，有望应用于工业化生产；将该富锂锰基材料应用到电池中可以增加锂离子电池的电化学性能。

A Lithium-rich Manganese Material and Its Preparation Method and Application

The invention provides a lithium-rich manganese-based material and its preparation method and application. The lithium-rich manganese-based material includes graphite alkyne and ternary material coated on the surface of graphite alkyne. The mass percentage of graphite alkyne in the lithium-rich manganese-based material is 20 50%. By adding graphite alkyne in the preparation process of lithium-rich manganese-based material, the electronic conductivity and lithium storage site of the cathode material are increased, and By controlling the reaction conditions, the lithium-rich manganese-based materials have better rate performance and cycle stability; the preparation method is simple, the raw materials are easy to obtain, the price is low and easy to realize, which is expected to be used in industrial production; the application of lithium-rich manganese-based materials in batteries can increase the electrochemical performance of lithium-ion batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种富锂锰基材料及其制备方法和应用
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种富锂锰基材料及其制备方法和应用。
技术介绍
伴随着电动汽车的发展，人们对锂离子电池性能的要求越来越高，富锂锰基正极材料因其实际放电比容量是目前主流正极材料的两倍左右；另外由于材料中Mn元素的含量较大，与LiCoO2以及镍钴锰三元电极材料相比，不仅价格低廉，安全性也有很大的提升。富锂锰基正极材料实现商品化的应用还有很多阻碍，如循环过程中电压衰减；倍率性能差；较低的首次库伦效率；在高电压下充放电，循环性能差，容量保持率低等。富锂锰基正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2是由单斜晶系的Li2MnO3结构与六方层状LiMO2形成的固溶体，Li2MnO3相中Mn4+离子的绝缘性，使粒子和电解液界面之间的较大的传输电阻，导致材料的倍率性能差。石墨二炔是一种新型的碳的同素异形体，由1,3-炔键将苯环共轭连接成二维平面网络结构，具有丰富的碳化学键，独特的纳米级孔隙和二维层状共轭骨架等，使其在能源转化，催化，信息技术等领域拥有广阔的应用前景。石墨炔自成功合成以来引起了研究者极大的兴趣和关注。由于Li2MnO3是一种电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富锂锰基材料，其特征在于，所述富锂锰基材料包括石墨炔和包覆在石墨炔表面的三元材料，所述富锂锰基材料中石墨炔的质量百分含量为20‑50％。

【技术特征摘要】
1.一种富锂锰基材料，其特征在于，所述富锂锰基材料包括石墨炔和包覆在石墨炔表面的三元材料，所述富锂锰基材料中石墨炔的质量百分含量为20-50％。2.根据权利要求1所述富锂锰基材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将锰盐、镍盐和钴盐溶于水中，得到混合溶液，而后将混合溶液中加入石墨炔分散液和沉淀剂，混合，在pH为8-12条件下反应，得到三元材料前驱体，其中石墨炔和混合溶液中锰元素的摩尔比为1:1-5:1；(2)将步骤(1)得到的三元材料前驱体和锂源混合，分段烧结，得到所述富锂锰基材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合溶液中锰元素、镍元素和钴元素的摩尔比为(1.3-8):(1-2):1；优选地，步骤(1)所述沉淀剂为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求书2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述石墨炔分散液是将石墨炔分散于去离子水中，超声得到的；优选地，所述石墨炔的制备方法包括：将苯系物溶于氯仿中，得到苯系物溶液，将苯系物溶液用去离子水液封，而后加入重金属盐溶液，反应，得到所述石墨炔；优选地，所述苯系物包括六乙炔基苯、氨基苯或醛基苯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述苯系物在苯系物溶液中的浓度为30-80％，优选40-70％；优选地，所述重金属盐溶液为硝酸银溶液和/或硝酸铜溶液；优选地，所述重金属溶液的浓度为0.01-0.2mol/L，优选0.05-0.15mol/L；优选地，所述反应是在保护性气体下反应的；优选地，所述保护性气体包括氮气、氦气或氩气中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述反应的温度为20-30℃；优选地，所述反应的时间为10-30h。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述石墨炔的制备方法还包括将得到的三元材料前驱体依次进行固液分离、清洗以及干燥；优选地，所述清洗包括先用吡咯清洗，后用去离子水清洗；优选地，所述清洗的次数为2-10次；优选地，所述干燥的温度为80-120℃。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭强强，纪雪倩，
申请(专利权)人：中科廊坊过程工程研究院，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13