【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電池材料，具體涉及一種富鋰錳基正極材料及其制備方法和鋰離子電池。
技術介紹
1、富鋰錳基正極材料，通常表示為xli2mno3·(1-x)limo2，其中m＝ni/co/mn的一種或幾種，具有較高的理論容量。目前市場上大規模使用的磷酸鐵鋰材料，鎳鈷錳酸鋰材料比容量集中在140-220mah/g，由于正極材料是電芯體系唯一的活性鋰離子來源，所以電芯能量密度普遍被限制在150-350wh/kg，因此開發400wh/kg以上電芯體系，追求低成本材料成本，使富鋰錳基材料備受關注。專利cn116040699a公開了一種富鋰錳基前驅體、正極材料、鋰離子電池及其制備方法，其通過提高lioh·h2o和富鋰錳基前驅體的摩爾比，充電比容量不斷提高，然而首次效率不斷降低，放電比容量沒有顯著增加。專利cn110148712b公開了一種復合包覆改性的富鋰錳正極材料及其制備方法，其是通過往基體材料與去離子水混合液中充入co2氣體，使混合液呈弱酸性，對基體表面進行微酸化處理，促使基體表面殘留鋰化合物以及游離態li的充分溶解，從而提升材料首次放電容量及效率，該方法選擇通過微酸化處理溶解了游離態活性鋰，導致充電比容量降低。
2、因此，亟需設計一種富鋰錳基正極材料的制備方法，以克服高配鋰比首效降低的問題，同時規避活性鋰離子被消耗，導致容量降低的現象。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種富鋰錳基正極材料及其制備方法和鋰離子電池。本專利技術在富鋰錳基正極材料的制備過
2、為達到此專利技術目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種富鋰錳基正極材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
4、(1)將含有li源、mn源、ni源和摻雜源的混合物進行一次燒結，得到富鋰燒結料；
5、(2)將所述富鋰燒結料和mn基提容劑混合，進行二次燒結，得到所述富鋰錳基正極材料；
6、其中，mn源、ni源和摻雜源中的金屬元素統稱為mt，所述li源中的li元素和mt的摩爾比≥1.2，所述mn基提容劑的粒徑d50≤3μm。
7、本專利技術在富鋰錳基正極材料的制備過程中引入高活性的mn基提容劑，通過mn基提容劑與富鋰燒結料共燒，一方面能夠和富鋰燒結料表面殘余的非活性鋰反應，降低表面殘堿含量，避免后續材料加工過程中吸收空氣中的h2o和co2，引起凝膠導致材料失效，另一方面能夠在材料表面形成更多的li離子宿主結構，從而能夠容納更多的鋰離子回嵌到正極晶格結構中，將非活性鋰吸收轉化為可貢獻容量的活性鋰，且提容劑集中在表面，li離子傳輸路徑更短，降低了回嵌鋰的路徑和阻抗，活性更高，既保證了高鋰配比條件下材料的高充電比容量，也同時提升了放電比容量，可制得高比容量、高首效的富鋰錳基正極材料。
8、本專利技術中，li源中的li元素和mt的摩爾比≥1.2，例如可以是1.2、1.5、2、2.5或5等。若li源中的li元素和mt的摩爾比過小，則很難形成富鋰材料，且容量較低。
9、本專利技術中，mn基提容劑的粒徑d50≤3μm，例如可以是3μm、2μm、1μm或0.5μm等。若mn基提容劑的粒徑d50過大，則很難附著在富鋰燒結料的表面，從而無法和其表面殘余的鋰充分接觸反應，無法反應生成具有電化學活性的組分，變成雜質，降低材料容量。
10、需要說明的是，本專利技術對li源的種類不作限定，示例性的，例如可以是碳酸鋰或氫氧化鋰等。
11、需要說明的是，本專利技術對mn源、ni源的種類不作限定，示例性的，例如可以是鎳錳氫氧化物等。
12、作為本專利技術一種優選的技術方案，所述摻雜源包括al源、b源、ca源、si源、mg源、co源、ti源、la源和zr源中的至少一種。
13、優選地，所述li源中的li元素和mt的摩爾比為(1.2-2):1，例如可以是1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1或2:1等，優選為(1.4-1.8):1。
14、本專利技術中，若li源中的li元素和mt的摩爾比較小，即mt的含量過多，則無法形成富鋰結構，容量較低；若li源中的li元素和mt的摩爾比較大，即li元素的含量過多，會形成部分富鋰結構，但是也會形成其它雜相，這些雜相沒有電化學活性，故過多的li含量會導致充放電容量急劇降低。
15、作為本專利技術一種優選的技術方案，步驟(1)所述混合的方法包括球磨。
16、優選地，步驟(1)所述mn源和ni源的種類相同，例如可以是錳鎳氫氧化物或鎳鈷錳氫氧化物等。
17、作為本專利技術一種優選的技術方案，步驟(1)所述一次燒結在含氧氣氛中進行。
18、優選地，所述含氧氣氛包括空氣氣氛或氧氣氣氛。
19、優選地，步驟(1)所述一次燒結的溫度為700-1100℃，例如可以是700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃等。
20、優選地，步驟(1)所述一次燒結的時間為5-30h，例如可以是5h、10h、15h、20h、25h或30h等。
21、作為本專利技術一種優選的技術方案，步驟(2)所述mn基提容劑包括mn基氫氧化物和/或mn基碳酸鹽。
22、優選地，所述mn基氫氧化物包括鎳鈷錳氫氧化物和/或鎳錳氫氧化物。
23、優選地，步驟(2)所述mn基提容劑的粒徑d50為0.5-3μm，例如可以是0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm或3μm等。
24、需要說明的是，mn基提容劑的粒徑d50是參考國家標準《gb/t19077?2016粒度分布激光衍射法》，采用設備馬爾文3000進行測定得到。
25、作為本專利技術一種優選的技術方案，步驟(2)所述mn基提容劑和富鋰燒結料的質量比為(0.05-1):100，例如可以是0.05:100、0.1:100、0.2:100、0.3:100、0.4:100、0.5:100、0.6:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100或1:100等，優選為(0.3-0.7):100。
26、本專利技術中，若mn基提容劑和富鋰燒結料的質量比過大，則表面殘余的鋰和部分提容劑完全反應后，還有大量的提容劑由于原料的缺失無法繼續反應生成具有電化學活性的組分，變成雜質，降低材料容量。
27、作為本專利技術一種優本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述摻雜源包括Al源、B源、Ca源、Si源、Mg源、Co源、Ti源、La源和Zr源中的至少一種；
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述混合的方法包括球磨；
4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結在含氧氣氛中進行；
5.根據權利要求1-4任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述Mn基提容劑包括Mn基氫氧化物和/或Mn基碳酸鹽；
6.根據權利要求1-5任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述Mn基提容劑和富鋰燒結料的質量比為(0.05-1):100，優選為(0.3-0.7):100。
7.根據權利要求1-6任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述二次燒結在含氧氣氛中進行；
8.根據權利要求1-7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
9.一種如權利要求1-8
10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池的正極中包括如權利要求9所述的富鋰錳基正極材料。
...【技術特征摘要】
1.一種富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述摻雜源包括al源、b源、ca源、si源、mg源、co源、ti源、la源和zr源中的至少一種；
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述混合的方法包括球磨；
4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述一次燒結在含氧氣氛中進行；
5.根據權利要求1-4任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述mn基提容劑包括mn基氫氧化物和/或mn基碳酸鹽；
6.根據權利要求1-5任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述mn基提容劑...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張博懷，郝飛雁，陳相雷，張楠，張振宇，王榮剛，
申請(專利權)人：蘇州埃米特材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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