[发明专利]一种富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料，其特征在于：该材料的化学式为Li_1.2Mn_0.4Fe_0.4O₂，结构为层状α-NaFeO₂结构和岩盐结构，层状α-NaFeO₂结构的空间群为R                                                m，岩盐结构的空间群为Fmm。

2.根据权利要求1所述的富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料，其特征在于：所述层状α-NaFeO₂结构的体积百分比为10%～70%。

3.一种富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤包括：

（1）按照Li_1.2Mn_0.4Fe_0.4O₂的化学计量比将锰盐、铁盐配制成阳离子浓度为10～15wt%的铁锰金属阳离子溶液，将锂盐配制成浓度为10%～30wt%的锂盐溶液，向锂盐溶液中加入乙醇作为防冻剂；

（2）将铁锰金属阳离子溶液中滴加入锂盐溶液中，保持溶液pH值为11以上、温度为-8℃～-18℃，并伴以搅拌，然后在向溶液中通入压缩空气，空气鼓泡12～24h，过滤后得到褐色前驱体；

（3）将KOH，KClO₃和LiOH·9H₂O的混合溶液与褐色前驱体按照阳离子摩尔比3：1混合，然后在高压反应条件内反应，得到的产物过滤洗涤即得到黑褐色前驱体；

（4）将黑褐色前驱体与LiOH按照质量比1：1.5溶解于去离子水，烘干后在温度500℃～750℃的条件下煅烧16～20h、冷却后用去离子水洗涤干净并烘干，即制得Li_1.2Mn_0.4Fe_0.4O₂固溶体正极材料。

4.根据权利要求3所述的富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述锰盐为氯化锰、醋酸锰、硫酸锰或硝酸锰中的任意一种，铁盐为硝酸铁、醋酸铁、氯化铁或硫酸亚铁中的任意一种，锂盐为氢氧化锂。

5.根据权利要求3所述的富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述防冻剂乙醇的加入量为锂盐溶液的10～20vol%。

6.根据权利要求3所述的富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中搅拌速率为400~500r/min，搅拌反应3～4h。

7.根据权利要求3所述的富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述KOH，KClO₃和LiOH·9H₂O混合溶液的KOH，KClO₃和LiOH的摩尔比为14:1:3，混合溶液的阳离子浓度为10～15wt%。

8.根据权利要求3所述的富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述高压反应是在内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜，压力为2～5MPa、温度为200℃～220℃，反应时间是8～48h。

9.根据权利要求3所述的富锂Fe-Mn基锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中煅烧是采用逐步升温的方式煅烧，按照3～5℃/min的速率升至500℃～750℃后再煅烧16～20h。