【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、鋰離子電池。
技術介紹
1、富鋰錳基正極材料（li-rich?mn-based?cathode?materials）由于其高理論比容量和高能量密度，成為了鋰離子電池正極材料研究的重點。然而，現有的富鋰錳基材料在實際應用中存在諸多技術問題，導致其性能遠低于預期。這些問題主要集中在材料的結構穩定性、電化學性能及循環壽命等方面。
2、富鋰錳基材料在高電壓下容易發生氧氣釋放現象。這種氧氣的不可逆析出不僅會破壞材料的晶格結構，還會導致電池在循環過程中產生容量衰減。由于富鋰錳基材料的工作電壓較高，氧氣的釋放不可避免地加劇了材料的晶格畸變，進而影響了材料的整體結構穩定性。
3、富鋰錳基材料的電子和離子導電性較弱，導致其在高倍率條件下的充放電速度受限，難以滿足快速充電或大功率放電的需求。傳統的摻雜和表面包覆技術雖然能夠在一定程度上改善材料的導電性，但往往難以在提升倍率性能的同時保持結構的穩定性，摻雜和包覆的均勻性問題依然存在，導致材料性能提升有限。
4、因此，針對上述技術問題，有必要提供一種新的解決方案。
技術實現思路
1、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、鋰離子電池，其能夠提升正極材料的結構穩定性、電化學性能和循環壽命。
2、為實現上述目的，本專利技術提供的技術方案如下：
3、第一方面，本專利技術提供了一種富鋰錳基正極材料的制備方法，其包括以下步驟
4、s101：將錳源、鈷源與鋰源混合溶解，配制成金屬鹽溶液；
5、s102：向所述金屬鹽溶液中加入有機磷硫化物、絡合劑和分散劑，調節體系ph至9~11，并在60~80℃下反應，得到前驅體溶液；
6、s103：向所述前驅體溶液中加入氫氧化鋰溶液，進行沉淀反應，沉淀物在50~80℃條件下陳化4~8h；
7、s104：將陳化后的沉淀物在150~200℃下加熱30~60min后，洗滌，干燥；
8、s105：將干燥后的沉淀物與鋰源混合，進行分段燒結，燒結溫度為200~850℃，燒結時間為10~20h，得到富鋰錳基正極材料。
9、在一個或多個實施方式中，步驟s101中所述金屬鹽溶液中的錳、鈷、鋰的摩爾比為1?:?(0.05~0.5)?:?(1.1~1.3)。
10、在一個或多個實施方式中，所述有機磷硫化物包括硫代磷酸三乙酯、二硫代磷酸二乙酯中的至少一種；和/或所述絡合劑包括乙二胺四乙酸、三乙醇胺、氨水中的至少一種；和/或所述分散劑包括檸檬酸、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
11、在一個或多個實施方式中，步驟s102中的所述前驅體溶液中包含鈷-鋰異質化納米顆粒，所述鈷-鋰異質化顆粒的平均粒徑為50~150nm。
12、在一個或多個實施方式中，步驟s102中所述有機磷硫化物與所述金屬鹽溶液中的鈷的摩爾比為(0.08~0.2)?:?1；和/或步驟s103中所述前驅體溶液中的錳與所述氫氧化鋰溶液中的鋰的摩爾比為1?:?(1~1.2)。
13、在一個或多個實施方式中，步驟s105中分段燒結的方式包括：在250℃下預燒2~4h；然后在600℃下保溫4~6h；最后在850℃下燒結10h。
14、在一個或多個實施方式中，所述富鋰錳基正極材料中包含li-ps4和co-ps4復合物，所述li-ps4和co-ps4復合物位于所述富鋰錳基正極材料的晶粒表面和晶界區域。
15、在一個或多個實施方式中，所述富鋰錳基正極材料的晶粒表面和晶界區域形成有鈷-氧簇納米結構。
16、第二方面，本專利技術提供了一種富鋰錳基正極材料，所述富鋰錳基正極材料由前述制備方法制備得到。
17、第三方面，本專利技術提供了一種鋰離子電池，其包括前述的富鋰錳基正極材料。
18、與現有技術相比，本專利技術提供的富鋰錳基正極材料及其制備方法、鋰離子電池，通過鈷和鋰在材料內部形成納米級的動態界面，能夠在不同電化學狀態下調整鈷和鋰離子的遷移，避免現有技術中摻雜后的鈍化現象；并在材料體系中引入磷硫基團，使其與材料中的鋰和鈷元素相互作用，形成li-ps4和co-ps4復合物，能夠有效穩定材料的晶格結構，并通過提升電子和離子傳輸效率來改善材料的導電性。
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1.一種富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.?根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S101中所述金屬鹽溶液中的錳、鈷、鋰的摩爾比為1?:?(0.05~0.5)?:?(1.1~1.3)。
3.?根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，所述有機磷硫化物包括硫代磷酸三乙酯、二硫代磷酸二乙酯中的至少一種；和/或
4.?根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S102中的所述前驅體溶液中包含鈷-鋰異質化納米顆粒，所述鈷-鋰異質化顆粒的平均粒徑為50~150nm。
5.?根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S102中所述有機磷硫化物與所述金屬鹽溶液中的鈷的摩爾比為(0.08~0.2)?:?1；和/或
6.根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S105中分段燒結的方式包括：
7.根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，所述富鋰錳基正極材料中包含Li-PS4
8.根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，所述富鋰錳基正極材料的晶粒表面和晶界區域形成有鈷-氧簇納米結構。
9.一種富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述富鋰錳基正極材料由權利要求1~8中任一項制備方法制備得到。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，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，包括以下步驟：
2.?根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s101中所述金屬鹽溶液中的錳、鈷、鋰的摩爾比為1?:?(0.05~0.5)?:?(1.1~1.3)。
3.?根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，所述有機磷硫化物包括硫代磷酸三乙酯、二硫代磷酸二乙酯中的至少一種；和/或
4.?根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s102中的所述前驅體溶液中包含鈷-鋰異質化納米顆粒，所述鈷-鋰異質化顆粒的平均粒徑為50~150nm。
5.?根據權利要求1所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s102中所述有機磷硫化物與所述金屬鹽溶液中的鈷的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁偉佳，司馬忠志，郭華彬，劉華，仲元，
申請(專利權)人：贛州市力道新能源有限公司，
類型：發明
國別省市：
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