一种通过固液法制备氧空位富锂锰基层状正极材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过固液法制备氧空位富锂锰基层状正极材料的方法，属于新能源技术领域。方法采用常温搅拌法进行处理，具体包括三个步骤：碳酸盐前驱体的制备、富锂锰基正极材料的制备和水合肼等还原性溶液处理富锂锰基层状正极材料产生氧空位的制备。该方法能够改善富锂锰基层状正极材料的倍率性能、循环稳定性能，并且能够抑制富锂锰基层状正极材料的电压衰减，减少氧气的析出。本发明专利技术方法合成工艺简单，生产效率高，适宜规模化生产。并且本方法具有反应物所需原料易得且成本低廉，生产过程无需特殊防护，反应条件容易控制，所得到的产物具有产量大、结果重复性好等优点。

A solid-liquid method for the preparation of oxygen vacancy rich lithium manganese base cathode materials

【技术实现步骤摘要】
一种通过固液法制备氧空位富锂锰基层状正极材料的方法
本专利技术涉及一种通过固液法制备氧空位富锂锰基层状正极材料的方法，属于新能源

技术介绍
富锂锰基层状正极材料由于具有优异的容量(>250mAhg-1)和能量密度(>1000whkg-1)，在近年来受到人们的极大关注，被认为是下一代高比能动力电池的关键所在。但是目前市面上还没有完全成熟的商品化富锂锰基正极材料，主要是因为仍然有一些问题亟待解决，比如电压衰退较为严重，这严重降低了动力电池在使用过程中的功率密度；循环稳定性差，造成了电池在运行中使用寿命及功率输出的不稳定性；较低的倍率性能限制了动力电池进行充电需要花费更久的时间。目前针对于这些主要问题，相关的报道认为主要与首次充放电过程中氧气的产生和不可逆相变导致的晶体层间距减小以及在循环过程中过度金属离子被还原而溶解到了电解液中引起晶体结构破坏有关。基于这些相关的研究，为了改进富锂锰基正极材料的相关性能，许多研究从表面包覆(氧化物，磷酸盐和锂离子导体等)，体相过渡金属元素掺杂以及最近比较流行的晶体缺陷工程等方面入手。这些方法在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过固液法制备氧空位富锂锰基层状正极材料的方法，采用直接搅拌法产生氧空位，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)碳酸盐前驱体的制备：/n将钴的金属盐、镍的金属盐和锰的金属盐溶于水中，钴的金属盐、镍的金属盐和锰的金属盐按照金属离子的摩尔比例为：镍的金属盐:钴的金属盐:锰的金属盐＝(0.1～0.7):(0～0.5):(0.1～0.9)，使三种金属盐的摩尔数加和小于或等于1，同时使金属离子的总摩尔浓度为1～3mol/L，得到金属离子混合溶液；配制摩尔浓度为1～3mol/L的沉淀剂溶液，磁力搅拌下将该沉淀剂溶液加入到上述金属离子混合溶液中，加入的摩尔比例为：沉淀剂溶液:金属离子混合溶液＝1...

【技术特征摘要】
1.一种通过固液法制备氧空位富锂锰基层状正极材料的方法，采用直接搅拌法产生氧空位，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)碳酸盐前驱体的制备：
将钴的金属盐、镍的金属盐和锰的金属盐溶于水中，钴的金属盐、镍的金属盐和锰的金属盐按照金属离子的摩尔比例为：镍的金属盐:钴的金属盐:锰的金属盐＝(0.1～0.7):(0～0.5):(0.1～0.9)，使三种金属盐的摩尔数加和小于或等于1，同时使金属离子的总摩尔浓度为1～3mol/L，得到金属离子混合溶液；配制摩尔浓度为1～3mol/L的沉淀剂溶液，磁力搅拌下将该沉淀剂溶液加入到上述金属离子混合溶液中，加入的摩尔比例为：沉淀剂溶液:金属离子混合溶液＝1:(0.7～2)，产生共沉淀产物，搅拌6～12小时后，对共沉淀产物进行离心分离，分别用去离子水清洗三次及无水乙醇清洗沉淀物2次，将沉淀物置于60-90℃烘箱中干燥6-12小时，得到碳酸盐前驱体，碳酸盐前驱体的分子式为：(Mn0.1～0.9Ni0.1～0.7Co0～0.5)1.25CO3·2H2O；
(2)富锂锰基层状正极材料的制备：
将步骤(1)得到的碳酸盐前驱体与LiOH·H2O或Li2CO3按照1:(1～2)的摩尔比相混，充分研磨，使颗粒直径在0.5um-5um，混匀后置于马弗炉中，以1～5℃/min的升温速率，在700～1000℃下煅烧处理6～24小时，自然冷却至室温，得到富锂锰基层状正极材料；
(3)氧空位富锂锰基层状正极材料的制备：
配制摩尔浓度为0.1M-18M的还原性溶液，将上述步骤(2)得到的富锂锰基层状正极材料分散在所配制的还原性溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向峰，李庆远，胡中波，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11