一种亚层修饰的锰酸锂正极材料及制备方法、一种锂电池技术

技术编号:43489904 阅读:14 留言:0更新日期:2024-11-29 16:59
本申请属于锰酸锂材料领域,提供了一种亚层修饰的锰酸锂正极材料及其制备方法、一种锂电池,锰酸锂正极材料包括亚层修饰层及核心,所述亚层修饰层包括表面掺杂改性层和金属氧化物熔融包覆层,所述亚层修饰层分子通式为Li<subgt;r</subgt;Mn<subgt;a</subgt;M'<subgt;b</subgt;O<subgt;2</subgt;,所述0≤r<1,0≤a<1,0≤b<1;所述核心包括锰酸锂电极材料,所述核心分子通式为Li<subgt;1+Y</subgt;Mn<subgt;2‑X</subgt;M<subgt;X</subgt;O<subgt;4</subgt;,所述0≤Y<0.1,0≤X<2。通过对锰位施掺杂外加离子亚层掺杂修饰层的方式有效提高了锰酸锂的结构稳定性的循环性能。本申请提出使用共沉淀法,通过利用Mg<supgt;2+</supgt;、Cu<supgt;2+</supgt;、Ni<supgt;2+</supgt;、Co<supgt;2+</supgt;、Al<supgt;3+</supgt;等低价态金属元素的一种或多种进行离子掺杂,一步实现前驱体的元素体相均匀掺杂,提高了体相掺杂离子的掺杂均匀性,提升了前驱体材料整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于锰酸锂材料领域,尤其涉及一种亚层修饰的锰酸锂正极材料及其制备方法、一种锂电池。


技术介绍

1、锰酸锂中的mn3+离子在电化学反应中易发生自发的歧化反应,形成可溶性的mn3o4,导致锰的溶解损失和电池循环稳定性的下降。此外,mn3+离子的jahn-teller效应会引起尖晶石结构的相变和晶格扭曲,进一步加剧容量衰减和结构崩塌。这些问题都源于锰酸锂结构中mn3+离子的稳定性不足和电荷传输性能的局限。由于mn3+的自发歧化和jahn-teller效应,面临容量衰减和结构稳定性问题,这也需要通过先进技术加以解决。

2、在目前的技术发展阶段,针对锰酸锂(limn2o4)材料的性能优化,主流的改性技术集中于离子掺杂与表面包覆两大策略。离子掺杂技术通过精确选择适合的掺杂离子,如过渡金属离子,可以显著提升掺杂效率,实现对锰酸锂晶格中元素的均匀分布,从而增强其主体结构的稳定性。此外,该技术能有效抑制活性mn3+离子的溶解,这对于提高材料的电化学活性和循环稳定性至关重要。同时,离子掺杂还有助于提升li+离子的扩散速率,从而提高电池的能量密度和功率性能。尽本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种亚层修饰的锰酸锂正极材料,其特征在于,包括亚层修饰层及核心,所述亚层修饰层包括表面掺杂改性层和金属氧化物熔融包覆层,所述亚层修饰层分子通式为LirMnaM'bO2,所述0≤r<1,0≤a<1,0≤b<1,所述M'为亚层修饰层掺杂离子;所述核心包括锰酸锂电极材料,所述核心分子通式为Li1+YMn2-XMXO4,所述0≤Y<0.1,0≤X<2,所述M为核心掺杂离子。

2. 根据权利要求1所述的锰酸锂正极材料,其特征在于,所述M'为Ca2+、Sr2+、Yb3+、Ce3+、Ba2+ 、Nd3+、Y3+、Zr4+、Mo6+、Sn4+、La3+、Sm...

【技术特征摘要】

1.一种亚层修饰的锰酸锂正极材料,其特征在于,包括亚层修饰层及核心,所述亚层修饰层包括表面掺杂改性层和金属氧化物熔融包覆层,所述亚层修饰层分子通式为lirmnam'bo2,所述0≤r<1,0≤a<1,0≤b<1,所述m'为亚层修饰层掺杂离子;所述核心包括锰酸锂电极材料,所述核心分子通式为li1+ymn2-xmxo4,所述0≤y<0.1,0≤x<2,所述m为核心掺杂离子。

2. 根据权利要求1所述的锰酸锂正极材料,其特征在于,所述m'为ca2+、sr2+、yb3+、ce3+、ba2+ 、nd3+、y3+、zr4+、mo6+、sn4+、la3+、sm3+、tb3+、er3+、bi3+或w6+中的一种或多种的组合;所述m为mg2+、cu2+、ni2+、co2+、al3+、zn2+、fe3+或cr3+中的一种或多种的组合。

3. 根据权利要求1所述的锰酸锂正极材料,其特征在于,所述亚层修饰层的厚度为8nm~200 nm。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的亚层修饰的锰酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中所述可溶性锰盐为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰中的一种或多种的组合,所述含m元素的可溶性化合物为含m元素的氧化物、氢氧化物、草酸盐、醋酸盐、硫酸盐、氯化物、硝酸盐或磷酸盐中的一种或两种以上的组合,所述可溶...

【专利技术属性】
技术研发人员:李维周彤江剑兵周一杰吴健博夏添星陈嘉睿王涛唐培源黄湘平
申请(专利权)人:湘潭电化科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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