低电压应用的高容量富锂锰基正极材料及制备方法及应用技术

本发明专利技术就是要提供一种低电压应用的高容量富锂锰基正极材料及制备方法及应用，包括低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体和低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备，其包括低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体的制备，以普通的锰、镍及钴等盐为反应溶液，合成富锂锰基材料前驱体，并实现合成制备低电压应用的高容量富锂锰基正极材料，应用于充电电压为4.2~4.45V的电池系统，规避富锂锰基正极材料在4.6V高电压下循环性能较差的问题，但又可实现其在4.2~4.45V充电电压下发挥高克容量、长循环寿命的特点，其在2.5

【技术实现步骤摘要】
低电压应用的高容量富锂锰基正极材料及制备方法及应用

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[0001]本专利技术涉及锂电新能源材料领域，主要涉及富锂锰基正极材料的制备方法，特别是一种低电压应用的高容量富锂锰基正极材料及制备方法及应用。

技术介绍
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[0002]随着各国均对新能源发展力度的加大。锂电池新能源技术及应用为全球新能源主要技术方向之一，成为各国政府大力扶持的战略产业。
[0003]富锂锰基材料具有电压高、克容量高、安全性好、资源丰富、污染小等优点，是最有前景的正极材料之一。但富锂锰基正极材料在低电压应用的情况下，克容量发挥相对较低，高电压下循环性能较差、电解液等材料缺乏配套等问题，严重限制其在新能源汽车动力电池以及其他领域的实际应用。
[0004]如中国专利公告号为CN114220975 A《一种富锂锰基正极极片及其制备方法和应用》，其包括提供一种富锂锰基活性物质层
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导电剂层
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富锂锰基活性物质层
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导电剂层的夹层结构来改善富锂锰基材料的导电性，其中的导电剂层可以提高富锂锰基正极材料的电子电导率，减少充放电过程中的极化，从而提高电池的首次效率、倍率性能和循环性能。
[0005]中国专利公告号CN101807682A公开的《一种动力型尖晶石锰酸锂正极材料及其制备方法》，其具体公开一种动力型尖晶石锰酸锂正极材料及其制备方法。所述动力型尖晶石锰酸锂正极材料由动力型尖晶石锰酸锂LiaMn2
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x
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zNbxAlyMzO4和它表面的包覆层构成。所述制备方法是将经过处理的锂源、锰源与铌源、铝源、掺杂元素M球磨混合，在550～900℃温度下进行煅烧；将煅烧后的初步产物粉碎分级后，加入包覆材料在750～950℃温度下进行二次煅烧，粉碎分级后得到动力型尖晶石锰酸锂正极材料。本专利技术提供的尖晶石锰酸锂材料具有很高的压实密度和比容量，在常温及高温环境下都具有良好的循环性能，性能稳定，一致性好。
[0006]又如中国专利公告号CN111987305A，公开的《一种无氨化共沉淀制备高容量富锂锰基正极材料的方法》，包括以下步骤：(1)制备富锂锰基正极材料前驱体；(2)球磨混锂、喷雾造球；(3)高温固相烧结制备富锂锰基正极材料。本专利技术制备方法工艺简单、反应时间短、能耗少、绿色环保、有利于大规模化，采用该法制备的富锂锰基正极材料具有形貌均一、容量较高，循环稳定性较好等优势。
[0007]还有如中国专利公告号为CN114229909A，《高容量锂化锰基层状氧化物正极材料及其制备方法和应用》，公开的一种高容量锂化锰基层状氧化物正极材料及其制备方法和应用，包括以下步骤：A、将钠源和锰源充分混合均匀，获得前驱体混合物；B、对前驱体混合物进行烧结处理，获得钠化锰基层状氧化物；C、对钠化锰基层状氧化物进行钠/锂离子交换反应，洗涤干燥得到锂化锰基层状氧化物正极材料。本专利技术通过钠/锂离子交换反应的方式制备出了具有高容量、低成本的锂化锰基层状氧化物正极材料，其相对于传统的富锂锰基正极材料和镍钴锰三元正极材料，其在放电比容量、循环性能等性能方面均有不俗的表现，由此可作为传统富锂锰基正极材料和镍钴锰三元正极材料的替换材料，以降低锂离子电池
的制造成本，是一种极有潜力的锂离子电池正极材料。
[0008]上述方法制备的富锂锰基正极材料其在当充电电压为4.2～4.45V的电池系统使用时，克容量不高，循环寿命不长，同时其制备方法还较繁，有的使用的原料要求是纳米级别的。因而其产品的生产制备的成本更高等等。
[0009]因此，针对现有技术方面的不足，如何来提供一款富锂锰基材料，将其应用于低电压应用的电池体系，并且具备优异的性能成为一个好的研究方向。低电压应用的且以普通的锰、镍及钴等盐为反应溶液，从而实现合成制备低电压应用的高容量富锂锰基正极材料，应用于充电电压为4.2～4.45V的电池系统，规避富锂锰基正极材料在4.6V高电压下循环性能较差的问题，但又可实现其在4.2～4.45V充电电压下发挥高克容量、长循环寿命的特点，其在2.5
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4.45V，0.1C充放电条件下放电克容量达185mAh/g，100周循环容量不衰减，循环性能稳定，且合成方便，适合工业化生产。

技术实现思路
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[0010]本专利技术的目的就是要提供一种低电压应用的高容量富锂锰基正极材料及制备方法及应用，包括低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体和低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备，其包括低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体的制备，以普通的锰、镍及钴等盐为反应溶液，合成富锂锰基材料前驱体，并实现合成制备低电压应用的高容量富锂锰基正极材料，应用于充电电压为4.2～4.45V的电池系统，规避富锂锰基正极材料在4.6V高电压下循环性能较差的问题，但又可实现其在4.2～4.45V充电电压下发挥高克容量、长循环寿命的特点，其在2.5
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4.45V，0.1C充放电条件下放电克容量达185mAh/g，100周循环容量不衰减，循环性能稳定，且合成方便，适合工业化生产，并且循环性能稳定，提高了产品的市场竞争力。
[0011]本专利技术的目的是提供一种低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备方法，包括低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体和低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备，其所述低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体的制备，包括如下方法步骤：
[0012]1)混合盐溶液制备，是将硫酸锰、硫酸镍、硫酸钴和/或硫酸锆和水按质量比置于搅拌装置中，进行充分搅拌溶解混合制备成混合盐溶液；
[0013]控制混合盐溶液中的锰镍钴的物质的量比例范围为(0.51～0.62):(0.37～0.48):(0.00～0.02)；同时控制混合盐溶液中的硫酸锆的浓度范围为锰镍钴摩尔总量的0～0.8％；
[0014]2)混合碱溶液制备，于碱配料装置中，加入液碱和/或氨水，配制成混合碱溶液；控制混合碱溶液中NaOH溶液的浓度范围为4
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12mol/L,NH3水的浓度范围为0
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10mol/L；
[0015]3)制备低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体，将步骤1)制备的混合盐溶液和步骤2)制备的混合碱溶液两种溶液混合后，形成反应溶液然后在加热及保护气体存在条件下进行共沉淀反应；得浆料经过滤得滤液及滤渣，滤渣清洗干净并经干燥后制得氢氧化锰镍钴，化学式为：a(Mn
x
Ni
y
Co
z
)(OH)2·
bZr(OH)4，其中x＝(0.51～0.62)，y＝(0.37～0.48)，z＝(0.00～0.02)，x+y+z＝1，b＝(0～0.8％)a，a+b＝1
[0016]即为低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体。
[0017]进一步的，所述的低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备方法，其低电压
高容量富锂锰基正极材料的制备，包括如下方法步骤：
[0018]A)、将低电压应用的富锂锰基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备方法，包括低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体和低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备，其特征是所述低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体的制备，包括如下方法步骤：1）混合盐溶液制备，是将硫酸锰、硫酸镍、硫酸钴和/或硫酸锆和水按质量比置于搅拌装置中，进行充分搅拌溶解混合制备成混合盐溶液；控制混合盐溶液中的锰镍钴的物质的量比例范围为：(0.51~0.62):(0.37~0.48):(0.00~0.02)；同时控制混合盐溶液中的硫酸锆的浓度范围为锰镍钴摩尔总量的0
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0.8%；2）混合碱溶液制备，于碱配料装置中，加入液碱和/或氨水，配制成混合碱溶液；控制混合碱溶液中NaOH溶液的浓度范围为4
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12mol/L,NH3水的浓度范围为0
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10mol/L；3）制备低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体，将步骤1）制备的混合盐溶液和步骤2）制备的混合碱溶液两种溶液混合后，形成反应溶液然后在加热及保护气体存在条件下进行共沉淀反应；得浆料经过滤得滤液及滤渣，滤渣清洗干净并经干燥后制得氢氧化锰镍钴，化学式为：a(Mn
x
Ni
y
Co
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) (OH)2·
bZr(OH)4，其中x=(0.51~0.62)，y=(0.37~0.48)，z=(0.00~0.02)，x+y+z=1，b=(0~0.8%)a，a+b=1即为低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体。2.根据权利要求1所述的低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备方法，其特征是低电压高容量富锂锰基正极材料的制备，包括如下方法步骤：A）、将低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体与碳酸锂按配比置于高速混合机或斜式混料机装置中，进行充分搅拌混合为混合配料；B）、将步骤a混合配料装于匣钵里，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟，钟盛文，吴平，李晓艳，黄景彪，彭康春，孙旭，
申请(专利权)人：江西汉尧富锂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：