[发明专利]一种锂离子电池高比能复合富锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池高比能复合富锂正极材料，其特征在于，复合富锂正极材料的通式为Li₂MnO₃·Li_2/3M_xMnO₃；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。

2.一种如权利要求1所述的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；

步骤2，在酸溶液中处理所述的Li₂MnO₃纳米晶体，沿其表面的层结构方向生成Li_2/3H_4/3MnO₃，从而形成Li₂MnO₃·Li_2/3H_4/3MnO₃复合结构前驱体；

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； 

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。

3. 如权利要求2所述的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，所述的步骤1是将浓度为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。

4. 如权利要求2所述的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，所述的步骤2是在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，得到所述的Li₂MnO₃·Li_2/3H_4/3MnO₃复合结构前驱体。

5. 如权利要求4所述的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，所述的步骤2中通过控制所述的H/Li的化学计量比来控制Li₂MnO₃表面Li_2/3H_4/3MnO₃的厚度。

6. 如权利要求2所述的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，所述的步骤3中含金属离子M溶液的浓度为0.2~2mol/l，用1~2mol/l的碱性溶液将其pH值调整为8~11，再加入所述的Li₂MnO₃·Li_2/3H_4/3MnO₃复合结构前驱体进行水热处理；处理温度为120~250^oC，处理时间为10~48小时，得到所述的Li₂MnO₃·Li_2/3M_xMnO₃复合结构中间体。