[发明专利]尖晶石相包覆的富锂材料Li1.87Mn0.94Ni0.19O3、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种尖晶石相包覆的富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃、其制备方法及其应用。

背景技术

近年来，随着能源环境问题的日益严重，以及电子产品轻型化的要求，人们对锂离子电池的研究不断深入。

目前，锂离子动力电池的正极材料主要采用锰酸锂、磷酸铁锂或多元氧化物正极材料，但是材料克容量低，高倍率下循环稳定性差、储存性能差，还需要继续改进。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种尖晶石相包覆的富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃、其制备方法及其应用。

本发明的技术方案为：

一种尖晶石相表面包覆的富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃，包括富锂材料以及包覆在富锂材料外层的尖晶石相包覆层；所述富锂材料由Li元素、Mn元素、Ni元素和O元素组成，所述Li元素、Mn元素、Ni元素和O元素的摩尔比为1.87:0.94:0.19:3；所述尖晶石相包覆层为锰尖晶石。

作为优选方案，所述尖晶石相包覆层的厚度为2-2.5nm。

所述尖晶石相表面包覆的富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃的制备方法，包括步骤：

1）配制硝酸锰和硝酸镍的混合溶液，硝酸锰与硝酸镍的摩尔比为4.9-5.1:1，混合溶液中锰离子和镍离子的总浓度为0.2-0.25mol/L；

2）向混合物中逐渐加入碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的浓度为0.2-0.25mol/L，所加碳酸溶液中碳酸根的摩尔数与锰离子和镍离子摩尔数总和相等；

3）搅拌15-25小时，得到镍和锰的混合碳酸盐沉淀物；

4）分离出混合碳酸盐沉淀物，于105-120℃下干燥20-28小时，然后在空气气氛中，470-530℃下烧结4-6小时，得到镍和锰的混合氧化物；

5）将镍和锰的混合氧化物与氢氧化锂按照质量比1:1.078-1.122均匀混合，然后于850-950℃下，在空气气氛中烧结11-13小时，得富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃；

6）醋酸锰与富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃在乙醇中混合，超声20-40分钟；其中醋酸锰与富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃的摩尔比为1:14-16；

7）研磨干燥，然后继续添加乙醇，再研磨干燥，依此循环8-12次；

8）在空气氛围中，于700-800℃下烧结4-6小时，得尖晶石相表面包覆的富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃。

作为优选方案，步骤1）中，硝酸锰与硝酸镍的摩尔比为5:1。

作为优选方案，步骤2）中，碳酸钠溶液的浓度与锰离子和镍离子的总浓度相等。

作为优选方案，步骤4）中，空气气氛中，500℃下烧结5小时。

作为优选方案，步骤5）中，空气气氛中，900℃下烧结12小时。

作为优选方案，步骤6）中，醋酸锰与富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃的摩尔比为1:15。

作为优选方案，步骤8）中，在空气氛围中，于750℃下烧结5小时。

所述尖晶石相表面包覆的富锂材料Li_1.87Mn_0.94Ni_0.19O₃作为锂离子电池正极材料的应用。

本发明的有益效果为：