无钴富锂锰基正极材料、其制备方法和应用技术

本申请涉及一种无钴富锂锰基正极材料、其制备方法和应用，属于锂离子二次电池技术领域。该无钴富锂锰基正极材料包括化学式为Li

【技术实现步骤摘要】
无钴富锂锰基正极材料、其制备方法和应用


[0001]本申请涉及锂离子二次电池
，特别是涉及一种无钴富锂锰基正极材料、其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着不可再生资源的不断消耗，燃油汽车逐渐被新能源汽车所替代。目前，新能源汽车的动力锂离子电池因能量密度、功率密度和成本等问题其发展受到了阻碍。在动力锂离子电池中，正极材料不仅决定能量密度和功率密度指标，而且也影响锂离子电池的整体成本。
[0003]商业化的正极材料主要有钴酸锂、尖晶石锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等，在众多的正极材料中，富锂锰基层状氧化物正极材料因其较高的放电比容量和成本低等独特优势成为具有发展前景的高能量密度正极材料的首选，但是传统的富锂锰基层状氧化物正极材料在充放电循环过程中会发生层状结构向尖晶石相转变、岩盐相的出现以及过渡金属迁移等现象，使得传统的富锂锰基层状氧化物正极材料具有首次库伦效率低、容量衰减快等问题。

技术实现思路

[0004]基于此，本申请提供一种无钴富锂锰基正极材料、其制备方法和应用，以提升传统的正极材料的放电比容量、首次库伦效率和循环性能。
[0005]本申请的第一方面提供一种无钴富锂锰基正极材料，所述无钴富锂锰基正极材料包括化学式为Li
1+x
(Ni1‑
z
Mn
z
)
y
‑
a
M
a
O2‑
b
L
b
的材料，其中，0<x<0.3，0.67<y<1，0.67<x+y<1.3，0.6<z＜1，0<a<0.1，0<b<0.2，M、L为掺杂元素，M包括La，L包括F和Cl中的一种或多种。
[0006]在一些实施方式中，0<x≤0.25，0.75<y<1，0.8≤x+y≤1.2，0.7≤z＜1，0<a≤0.05，0<b≤0.1。
[0007]在一些实施方式中，所述无钴富锂锰基正极材料包括化学式为Li
1.18
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.80
La
0.02
O
1.99
Cl
0.01
、Li
1.19
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.78
La
0.03
O
1.99
F
0.01
、Li
1.18
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.80
La
0.02
O
1.99
F
0.01
、Li
1.2
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.77
La
0.03
O
1.97
F
0.03
、Li
1.22
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.77
La
0.01
O
1.95
F
0.05
和Li
1.17
(Ni
0.30
Mn
0.7
)
0.82
La
0.01
O
1.95
Cl
0.05
的材料中的一种或多种。
[0008]在一些实施方式中，所述无钴富锂锰基正极材料的比表面积为0.3m2/g～5m2/g。
[0009]在一些优选的实施方式中，所述无钴富锂锰基正极材料的比表面积为0.96m2/g～1.31m2/g。
[0010]在一些实施方式中，所述无钴富锂锰基正极材料的平均粒径D50为3μm～15μm。
[0011]本申请的第二方面提供一种如本申请第一方面所述的无钴富锂锰基正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]将锂源、正极材料前驱体、含有M元素的无机化合物和含有L元素的无机化合物混合，得到混合物料，所述正极材料前驱体包括化学式为Ni1‑
p
Mn
p
(OH)2的材料，其中，0.6＜p＜
1；
[0013]对所述混合物料进行煅烧处理，得到无钴富锂锰基正极材料。
[0014]在一些可选的实施方式中，0.7≤p＜1。
[0015]在一些实施方式中，所述含有M元素的无机化合物包括氧化镧、氯化镧、硫酸镧或硝酸镧中的一种或多种。
[0016]在一些实施方式中，所述含有L元素的无机化合物包括F和Cl中至少一种卤素的铵盐和/或锂盐。
[0017]在一些实施方式中，所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂、硫酸锂、氯化锂和硝酸锂中的一种或多种。
[0018]在一些实施方式中，所述正极材料前驱体中的镍元素和锰元素的总量、所述锂源中的锂元素、所述含有M元素的无机化合物中的M元素、所述含有L元素的无机化合物中的L元素的摩尔比为c：d：e：f，其中，0.67<c<1，1<d<1.3，0<e<0.1，0<f<0.2。
[0019]在一些可选的实施方式中，0.75<c<1，1<d≤1.25，0<e≤0.05，0<f≤0.1。
[0020]在一些实施方式中，所述煅烧处理包括如下步骤：在含氧气的气氛中，将所述混合物料在300℃～600℃条件下煅烧3h～6h，然后在800℃～1000℃条件下煅烧8h～20h。
[0021]在一些实施方式中，所述煅烧处理中的升温速率为2℃/min～5℃/min。
[0022]本申请的第三方面提供一种正极片，包括本申请第一方面所述的无钴富锂锰基正极材料或本申请第二方面所述的制备方法制得的无钴富锂锰基正极材料。
[0023]本申请的第四方面提供一种二次电池，包括本申请第三方面所述的正极片。
[0024]本申请的第五方面提供一种用电装置，包括本申请第四方面所述的二次电池。
[0025]与传统技术相比，上述无钴富锂锰基正极材料、其制备方法和应用至少具有如下优点：
[0026]上述无钴富锂锰基正极材料中掺杂的阳离子La能够抑制充放电过程中尖晶石相的形成，从而能够提高放电比容量，并且能够抑制充放电循环过程中的电压衰减，同时，上述无钴富锂锰基正极材料中的La
‑
O键可以提高结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无钴富锂锰基正极材料，其特征在于，所述无钴富锂锰基正极材料包括化学式为Li
1+x
(Ni1‑
z
Mn
z
)
y
‑
a
M
a
O2‑
b
L
b
的材料，其中，0<x<0.3，0.67<y<1，0.67<x+y<1.3，0.6<z＜1，0<a<0.1，0<b<0.2，M、L为掺杂元素，M包括La，L包括F和Cl中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的无钴富锂锰基正极材料，其特征在于，0<x≤0.25，0.75<y<1，0.8≤x+y≤1.2，0.7≤z＜1，0<a≤0.05，0<b≤0.1。3.根据权利要求1所述的无钴富锂锰基正极材料，其特征在于，所述无钴富锂锰基正极材料包括化学式为Li
1.18
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.80
La
0.02
O
1.99
Cl
0.01
、Li
1.19
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.78
La
0.03
O
1.99
F
0.01
、Li
1.18
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.80
La
0.02
O
1.99
F
0.01
、Li
1.2
(Ni
0.28
Mn
0.72
)
0.77
La
0.03
O
1.97
F
0.03
、Li
1.22
(Ni
0.28
Mn
0....

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志颖，李红磊，吉长印，吕菲，徐宁，
申请(专利权)人：天津巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：