[发明专利]双层包覆的锰基层状富锂材料及其制备方法

权利要求书

1.一种双层包覆的锰基层状富锂材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在搅拌速度为300～1000r·min^-1的条件下将锰盐、钴盐和镍盐溶解到去离子水中，搅拌0.5～2h，得到溶液A，其中锰盐的浓度为0.5～2mol·L^-1，钴盐和镍盐的浓度均为0.005～2.56mol·L^-1；

(2)在搅拌速度为300～1000r·min^-1的条件下将草酸异丙醇溶液以0.5～2drop·s^-1的速度滴入步骤(1)制得的溶液A中，然后继续搅拌0.5～2h，再以10000～20000r·min^-1的转速离心分离产物，用无水乙醇洗涤3～5次，最后于40～80℃真空干燥12～24h，得到草酸盐前驱体；其中草酸的摩尔量与溶液A中所有金属粒子的总摩尔量相等，溶液A与草酸异丙醇溶液的体积比为1：0.4～2.5；

(3)将步骤(2)制得的草酸盐前驱体与锂源和氯化钾充分混合后，在空气或氧气的气氛中以2～5℃·min^-1的升温速率加热到700～900℃处理8～15h，降至室温后再用去离子水洗涤3～5次，最后于80～120℃真空干燥12～24h，得到锰基层状富锂材料；其中锂源中的锂，与锰盐中的锰和钴盐中的钴和镍盐中的镍的总量的摩尔比为1.02～1.07:1，锂源与氯化钾的摩尔比为1：5～10；

(4)将步骤(3)制得的锰基层状富锂材料在搅拌速度为300～1000r·min^-1的条件下加入到铝盐溶液中，搅拌0.5～2h后，再以0.5～2drop·s^-1的速度滴入氟化物水溶液，然后继续搅拌0.5～2h，再以10000～20000r·min^-1的转速离心分离产物，用无水乙醇洗涤3～5次，最后于80～120℃真空干燥12～24h，再在惰性气氛中加热到350～450℃并持续3～8h，得到氟化铝包覆的锰基层状富锂材料；其中铝离子与所述锰基层状富锂材料的摩尔比为1:156.25～1000，铝离子与氟离子的摩尔比为1:2.5～3.5；

(5)将步骤(4)制得的氟化铝包覆的锰基层状富锂材料和石墨烯按10～100:1的质量比进行充分研磨混合，再加入丙酮进行超声处理0.5～2h，随后再在转速为300～1000r·min^-1，温度为40～60℃进行加热搅拌蒸发处理，蒸干后的固体再于80～120℃真空干燥12～24h，即得氟化铝和石墨烯双层包覆的锰基层状富锂材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的锰盐为乙酸锰、氯化锰、硝酸锰和硫酸锰中的至少一种；所述的钴盐为乙酸钴、氯化钴、硝酸钴和硫酸钴中的至少一种；所述的镍盐为乙酸镍、氯化镍、硝酸镍和硫酸镍中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的锰盐中的锰与钴盐中的钴与镍盐中的镍的摩尔比为1:0.01～1.28:0.01～1.28。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的草酸异丙醇溶液的中的草酸根浓度为0.25～2mol·L^-1。

5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的锂源为氢氧化锂、硝酸锂、碳酸锂和乙酸锂中的至少一种。

6.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的铝盐为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、乙酸铝中的至少一种；所述的氟化物为氟化铵、氟化氢铵、氟化钠、氟化钾中的至少一种；铝盐溶液浓度为5～10mmol·L^-1；氟离子浓度为20～50mmol·L^-1。

7.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述的石墨烯为单层石墨烯、多层石墨烯中的至少一种。

8.权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的双层包覆的锰基层状富锂材料。