[发明专利]一种锂/钠双离子锰基氧化物正极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将过渡金属盐分散在溶剂中，得到金属盐溶液；

(2)将锂盐和钠盐分散在溶剂中，得到混合溶液I；

(3)将步骤(1)中得到的金属盐溶液加入到草酸溶液中进行反应，得到反应溶液II；

(4)将步骤(2)中得到的混合溶液I分散到步骤(3)中得到的反应溶液II中，然后冷冻干燥，再研磨成粉，得到前驱体粉末；

(5)将步骤(4)中得到的前驱体粉末煅烧，得到锂/钠双离子锰基氧化物正极材料。

2.根据权利要求1所述的锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的过渡金属盐中的金属元素为锰元素、镍元素和钴元素；

步骤(2)中所述的锂盐中的锂元素与钠盐中的钠元素的摩尔比为0.7～1.1：0.1～0.5。

3.根据权利要求1所述的锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的过渡金属盐为醋酸盐、硫酸盐、硝酸盐和氯化盐中的至少一种；

步骤(2)中所述的锂盐为醋酸锂、硫酸锂、硝酸锂和氯化锂中的至少一种；

步骤(2)中所述的钠盐为醋酸钠、硫酸钠、硝酸钠和氯化钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的金属盐溶液的浓度为0.5～2.0mol/L；

步骤(3)中所述的草酸溶液的浓度为0.1～2.0mol/L；

步骤(3)中所述的草酸溶液中的草酸根离子与过渡金属盐溶液中的金属离子的摩尔比为1～1.05：1；

步骤(4)中所述的前驱体粉末中锂、钠元素的总和与前驱体粉末中过渡金属元素的摩尔比优选为1.0～1.5：1。

5.根据权利要求1所述的锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的过渡金属盐为醋酸锰、醋酸镍和醋酸钴；

步骤(1)和(2)中所述的溶剂去离子水；

步骤(3)所述的反应为搅拌反应，搅拌的速度为600～1000rpm；

步骤(4)中所述的分散为采用搅拌的方式进行分散，搅拌的速度为600～1000rpm；

步骤(4)中所述的冷冻干燥的条件为：-40℃以下冷冻10h，然后置于20Pa真空条件中进行干燥；

步骤(5)中所述的煅烧的条件为：450～600℃煅烧4～6h，然后700～950℃煅烧5～24h。

6.一种锂/钠双离子锰基氧化物正极材料，其特征在于：通过权利要求1～5任一项所述的方法制备得到。

7.权利要求6所述的锂/钠双离子锰基氧化物正极材料在锂离子电池领域中的应用。

8.一种含有锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的半电池，其特征在于，其组装方法包括如下步骤：

(I)将权利要求6所述的锂/钠双离子锰基氧化物正极材料、粘结剂和导电剂混合均匀，然后用溶剂调成浆料，涂覆在铝箔上，再进行真空干燥、辊压、切片，得到正极片；

(II)将步骤(1)中得到的正极片，电解液，隔膜和对电极进行组装，得到含有锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的半电池。

9.根据权利要求8所述的含有锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的半电池，其特征在于：

步骤(II)中所述的电解液为Li⁺/Na⁺双离子混合电解液；

所述的Li⁺/Na⁺双离子混合电解液由溶质和混合溶剂组成；其中，所述的溶质为LiPF₆溶液和NaPF₆溶液，所述的混合溶剂为EC，DMC和EMC。

10.根据权利要求8所述的含有锂/钠双离子锰基氧化物正极材料的半电池，其特征在于：

所述的LiPF₆溶液的浓度为1mol/L；

所述的NaPF₆溶液的浓度为1mol/L；

所述的LiPF₆溶液和NaPF₆溶液的体积比为1～11：1；

所述的EC，DMC和EMC的体积比为1：1：1。