一种定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电池材料技术领域，具体而言，涉及一种定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料及其制备方法。本发明专利技术利用富锂过渡金属氧化物正极材料具有两相结构(R

【技术实现步骤摘要】
一种定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池材料
，具体而言，涉及一种定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]电动汽车要求锂离子电池具有廉价、安全、高比能量的特点。实现这一要求的关键在正极材料。富锂锰基氧化物正极材料的出现使得这一要求成为可能。得益于氧阴离子氧化还原和过渡金属离子氧化还原的双重贡献，富锂锰基氧化物正极材料能够释放出超过250mAh/g的比容量和1000Wh/kg的比能量，并且廉价且电化学稳定的Mn是构成该材料的主要元素。自富锂锰基氧化物问世以来，受到科学界和产业界的广泛研究和关注。然而，由于复杂的氧化还原机制(氧阴离子氧化还原和过渡金属离子氧化还原双活性中心)和晶体结构(六方和单斜双结构框架)，富锂锰基氧化物饱受晶格氧逃逸、阳离子迁移、电压衰减、锂离子扩散速度慢的困扰，至今没有实现产业化。科学家改善富锂锰基氧化物上述问题的主要手段包括表面包覆和体现掺杂。但这些通用的改善策略在富锂锰基氧化物中改善效果并不能准确调控富锂锰基氧化物的氧化还原机制和晶体结构，改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料，其特征在于，该富锂过渡金属氧化物分子通式为：Li(M1‑
α
A
α
)(O2‑
β
B
β
)
·
Li2(Mn1‑
γ
A
’
γ
)(O3‑
δ
B
’
δ
)，其中，0≤α≤0.3，0≤β≤0.1，0≤γ≤1，0≤δ≤0.3，且α、β、γ、δ不同时为0，A表示掺杂到R
‑
3m相LiMO2中的金属阳离子，B表示掺杂到R
‑
3m相LiMO2中的阴离子，A
’
表示掺杂到C2/c相Li2MnO3中的金属阳离子，B
’
表示掺杂到C2/c相Li2MnO3中的阴离子。2.根据权利要求1所述的定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料，其特征在于，所述LiMO2中的M为Ni、Co或Mn中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料，其特征在于，所述A与A
’
分别为Y、Mo、Zn、Ni、Co、Fe、Cr、Ti、Zr、V、Nb、Ga、Si、Sn、Mg、Ce、B、Al、Sc、Cu、La、Ca、Na、K或F中的一种或几种，A与A
’
相同或不同。4.根据权利要求1所述的定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料，其特征在于，B与B
’
分别为Cl、Br、S、Se、硝酸根、磷酸根或硫酸根中的一种或几种，B与B
’
相同或不同。5.一种如权利要求1所述的定向掺杂富锂过渡金属氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备前驱体，采用下述方法中的任意一种：第一种方法，包括如下步骤：(a
‑
1)配置第一金属溶液：将金属M和可溶盐A按照M:A＝(1
‑
α):α的摩尔比例溶于水中，其中0≤α≤0.3，使金属离子总摩尔浓度≥1mol/L，备用；(a
‑
2)配置第二金属溶液：将金属Mn和可溶盐A
’
，按照Mn:A
’
＝(1
‑
γ):γ的摩尔比例溶于水中，0≤γ≤1，使金属离子总摩尔浓度≥1mol/L，备用；(a
‑
3)配置第一沉淀剂溶液和第二沉淀剂溶液：第一沉淀剂溶液和第二沉淀剂溶液的成分相同，其中沉淀剂为草酸盐、碳酸盐或氢氧化物，将沉淀剂溶解在水中，使沉淀剂的摩尔浓度≥1mol/L，备用；(a
‑
4)将第一沉淀剂溶液滴加到第一种金属溶液中，制备得到第一沉淀物；将第二沉淀剂溶液滴加到第二金属溶液中，制备得到第二沉淀物；控制反应温度为30～85℃，反应时间为10小时～48小时，搅拌至反应完全；分别将第一沉淀物和和第二沉淀物离心或抽滤分离，干燥后备用；(a
‑
5)按照M:B＝(1
‑
α):β的摩尔比，称量第一沉淀物和含B盐，0≤α≤0.3，0≤β≤0.1，将称量的第一沉淀物和含B盐混合均匀，将混合物置于空气、氧气或氮气气氛中煅烧，煅烧温度200～800℃，煅烧时间0.5小时～10小时，制备得到第一前驱体；按照Mn:B
’
＝(1
‑
γ):δ的摩尔比称量第二沉淀物和含B
’
盐，0≤γ≤1，0≤δ≤0.3，将称量的第二沉淀物和含B
’
盐混合均匀，将混合物置于空气、氧气或氮气气氛中煅烧，煅烧温度200～800℃，煅烧时间0.5小时～10小时，制备得到第二前驱体；或第二种方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王和涌，
申请(专利权)人：山东创鲁先进电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：