【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及富鋰錳基正極材料，具體而言，涉及富鋰錳基正極材料、制備方法和鋰離子電池。
技術(shù)介紹
1、層狀富鋰錳基材料為具有高比能量和高比容量且環(huán)境友好的正極材料，越來越得到廣泛的關(guān)注和深入的研究。通常為了提高富鋰錳基材料的電子導(dǎo)電率、離子遷移率等均會引入鈷元素，但是由于鈷資源稀缺、資源分布不均勻等,導(dǎo)致鈷源價格較高，且對環(huán)境有一定的影響，所以低估甚至無鈷的層狀正極材料有利于進(jìn)一步降低富鋰錳基材料的成本。然而，去鈷化的二元富鋰錳基正極材料電子電導(dǎo)率差、鋰離子遷移速度緩慢等缺陷嚴(yán)重影響了其性能，主要表現(xiàn)為首圈不可逆容量大，倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性差等，其中，材料的容量衰減和循環(huán)過程中工作電壓下降是比較嚴(yán)重的問題，這制約著無鈷層狀富鋰錳基材料正極材料的廣泛應(yīng)用。
2、為了解決無鈷層狀富鋰錳基材料正極材料循環(huán)性能不佳的問題，特提出本專利技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供富鋰錳基正極材料、制備方法和鋰離子電池，以提高富鋰錳基正極材料的循環(huán)性能。
2、本專利技術(shù)是這樣實現(xiàn)的：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供一種富鋰錳基正極材料，包括基體和至少附著在基體部分表面的含氧化物的包覆層，所述基體為無鈷富鋰錳基正極材料，所述包覆層包括第一氧化物和第二氧化物中的至少一種，所述第一氧化物選自氧化鎂、氧化鋅和氧化鎳中的至少一種，所述第二氧化物選自氧化鎢、氧化鋁、三氧化二鐵、氧化鈦、氧化鋯、五氧化二鑭、氧化鉬、氧化銅、氧化鈮和二氧化硅中的至少一種。
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5、優(yōu)選地，所述氧化物分層包括由第一氧化物組成的第一氧化物分層和由第二氧化物分層組成的第二氧化物分層。
6、在可選的實施方式中，所述包覆層與基體的質(zhì)量比小于2％。
7、在可選的實施方式中，所述基體分子式為lia[nixmn1-x]o2+b，其中1.1≤a≤1.5，0<x<0.5；
8、和/或，所述基體為一次顆粒團(tuán)聚成的二次顆粒，所述二次顆粒呈球狀或類球狀的多晶形貌；
9、和/或，所述基體的d50為2um-15um；
10、第二方面，本專利技術(shù)提供一種前述實施方式所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，包括：對基體和氧化物的混合物進(jìn)行燒結(jié)，得到所述富鋰錳基正極材料。
11、在可選的實施方式中，包括：
12、將基體和所述包覆層所用氧化物混合，得到所述混合物，對所述混合物進(jìn)行燒結(jié)，得到所述富鋰錳基正極材料；
13、或，將基體和所述包覆層所用的兩種以上氧化物依次混合，每次混合后均對混合物料進(jìn)行燒結(jié)，然后再進(jìn)行下一次混合，最后一次燒結(jié)結(jié)束后，得到具有兩個以上氧化物分層的所述富鋰錳基正極材料。
14、在可選的實施方式中，所述氧化物d50為10-300nm。
15、在可選的實施方式中，燒結(jié)溫度為200℃-900℃，保溫時間為60min-600min；
16、和/或，燒結(jié)前的升溫速率為1℃/min-10℃/min；
17、和/或，燒結(jié)氣氛為含氧氣氛；
18、和/或，燒結(jié)后以1℃/min-10℃/min的速率冷卻至15℃-30℃或隨爐冷卻至15℃-30℃。
19、在可選的實施方式中，混合步驟溫度為20℃-150℃，轉(zhuǎn)速為50r/min-5000r/min，時間為20min-60min；
20、優(yōu)選地，混合步驟包括一段混合、二段混合和三段混合，所述一段混合轉(zhuǎn)速為50r/min-5000r/min，時間為2min-30min；所述二段混合轉(zhuǎn)速為100r/min-300r/min，時間為2min-30min；所述三段混合轉(zhuǎn)速為300r/min-5000r/min，時間為20min-60min。
21、第三方面，本專利技術(shù)提供一種鋰離子電池，包括前述實施方式任意一項所述的富鋰錳基正極材料。
22、本專利技術(shù)具有以下有益效果：
23、本專利技術(shù)富鋰錳基正極材料中包覆層的存在，可以物理阻隔正極材料和電解液，防止材料表面高價金屬陽離子和活性氧物種與電解液反應(yīng)，也能抑制電解液中hf的侵蝕；包覆層中含對應(yīng)金屬和/或非金屬和鋰的化合物可以降低界面阻抗,具有良好的鋰離子的導(dǎo)電性，能夠加快鋰離子脫嵌,保證更多的鋰離子參與電化學(xué)反應(yīng),可以改善材料的倍率性能；包覆層的存在還能夠?qū)⒊潆娚傻幕钚匝跷锓N限制在材料內(nèi)部，防止氧逃逸，進(jìn)而緩解富鋰錳基材料首圈庫侖效率低、倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性差等問題。
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1.一種富鋰錳基正極材料，其特征在于，包括基體和至少附著在基體部分表面的含氧化物的包覆層，所述基體為無鈷富鋰錳基正極材料，所述包覆層包括第一氧化物和第二氧化物中的至少一種，所述第一氧化物選自氧化鎂、氧化鋅和氧化鎳中的至少一種，所述第二氧化物選自氧化鎢、氧化鋁、三氧化二鐵、氧化鈦、氧化鋯、五氧化二鑭、氧化鉬、氧化銅、氧化鈮和二氧化硅中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述包覆層包括兩個以上氧化物分層，且從內(nèi)至外，兩個以上所述氧化物分層中元素的原子半徑逐漸增加；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述包覆層與基體的質(zhì)量比小于2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述基體分子式為Lia[NixMn1-x]O2+b，其中1.1≤a≤1.5，0<x<0.5；
5.一種權(quán)利要求1-4任意一項所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，包括：對基體和氧化物的混合物進(jìn)行燒結(jié)，得到所述富鋰錳基正極材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的富鋰錳基正極材料的制
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，所述氧化物D50為10-300nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，燒結(jié)溫度為200℃-900℃，保溫時間為60min-600min；
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于，混合步驟溫度為20℃-150℃，轉(zhuǎn)速為50r/min-5000r/min，時間為20min-60min；
10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4任意一項所述的富鋰錳基正極材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種富鋰錳基正極材料，其特征在于，包括基體和至少附著在基體部分表面的含氧化物的包覆層，所述基體為無鈷富鋰錳基正極材料，所述包覆層包括第一氧化物和第二氧化物中的至少一種，所述第一氧化物選自氧化鎂、氧化鋅和氧化鎳中的至少一種，所述第二氧化物選自氧化鎢、氧化鋁、三氧化二鐵、氧化鈦、氧化鋯、五氧化二鑭、氧化鉬、氧化銅、氧化鈮和二氧化硅中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述包覆層包括兩個以上氧化物分層，且從內(nèi)至外，兩個以上所述氧化物分層中元素的原子半徑逐漸增加；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述包覆層與基體的質(zhì)量比小于2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富鋰錳基正極材料，其特征在于，所述基體分子式為lia[nixmn1-x]o2+b，其中1.1≤a≤1.5，0<x<0.5...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王堯堯，王銀鐘，馮浩然，白珍輝，王國慶，
申請(專利權(quán))人：北京創(chuàng)能惠通科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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