一种锂离子电池高比能复合富锂正极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池高比能复合富锂正极材料及其制备方法，该复合富锂正极材料的通式为Li₂MnO₃·Li_2/3M_4/3MnO₃，M为一价或二价金属离子或二者的混合物。该制备方法为：步骤1，合成Li₂MnO₃纳米晶体；步骤2，在酸溶液中处理该纳米晶体，生成复合结构前驱体；步骤3，在含金属离子M的溶液中处理该复合结构前驱体，形成复合结构中间体；步骤4，热处理该复合结构中间体，使其晶化形成复合富锂正极材料。本发明提供的锂离子电池高比能复合富锂正极材料及其制备方法，可以控制纳米微区的大小及其复合形态，从而提高材料的充放电性能，最终达到组装高性能锂电池的目的。

主权项

一种锂离子电池高比能复合富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：    步骤1，合成Li₂MnO₃纳米晶体；将浓度为0.2~4mol/l的硫酸锰溶液和0.1~4mol/l的氢氧化锂溶液按Li/Mn的化学计量比为2~3.5进行混合，然后进行水热处理，处理温度为120~250^oC，处理时间为10~24小时，得到所述的Li₂MnO₃纳米晶体；    步骤2，在0.5~2mol/l的硫酸水溶液或乙腈溶液中，加入Li₂MnO₃纳米晶体，使H/Li的化学计量比为0.05~1，在高压反应器中进行处理，处理温度为80~180^oC，处理时间为1~10小时，沿Li₂MnO₃纳米晶体表面的层结构方向生成Li_2/3H_4/3MnO₃，得到Li₂MnO₃·Li_2/3H_4/3MnO₃复合结构前驱体；通过控制所述的H/Li的化学计量比来控制Li₂MnO₃表面Li_2/3H_4/3MnO₃的厚度；步骤3，在含金属离子M的溶液中处理所述的Li₂MnO₃· Li_2/3H_4/3MnO₃复合结构前驱体，使其表面的Li_2/3H_4/3MnO₃转化为Li_2/3M_xMnO₃化合物，形成Li₂MnO₃·Li_2/3M_xMnO₃复合结构中间体，M 为一价或二价金属离子或二者的混合物；2/3≤x≤4/3，当M为一价金属离子时x=4/3，当M为二价金属离子时x=2/3；步骤4，热处理所述的Li₂MnO₃·Li_2/3M_xMnO₃复合结构中间体，使其晶化形成复合富锂正极材料。