[发明专利]富锂正极材料前驱体、富锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了富锂正极材料前驱体及其制备方法、以及富锂正极材料及其制备方法。其中，制备富锂正极材料前驱体的方法包括：(1)将锰盐、M盐混合，得到第一混料，其中M为金属元素；(2)将所述第一混料干燥后进行细磨处理，得到第二混料；(3)将所述第二混料进行煅烧处理，得到富锂正极材料前驱体，所述富锂正极材料前驱体具有如式(I)所示的组成，M_x(Mn²⁺_aMn³⁺_bMn⁴⁺_c)_1‑xO_n (I)式(I)中，0.01≤x≤0.5，10％≤a≤40％，15％≤b≤50％，14％≤c≤40％，n为满足其他元素化合价所需的氧原子数。该方法可制备得到相对于现有技术更高的正四价锰含量的富锂正极材料前驱体，进而可以显著提高采用该前驱体制备得到的正极材料的锂离子电池的性能。

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别涉及一种富锂正极材料前驱体及其制备方法、以及一种富锂正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是20世纪90年代出现的绿色高能环保电池，由于其具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等优点，在手机、笔记本电脑、摄像机、数码相机、平板电脑等强调轻薄短小、多功能的便携式电子产品应用上迅速普及。

Li₂MnO₃·LiMO₂(M＝Li,Ni,Co,Mn)系统被认为是一种极有前景的锂离子电池正极材料，其容量约为250～300mA·h·g^-1。这种正极材料表现为LiMO₂(R-3m点群)和Li₂MnO₃(C2/m点群)的共生体。正极材料通常是决定电池容量和性能的关键所在，然而，现有的锂离子电池正极材料仍有待改进。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种富锂正极材料前驱体及其制备方法、以及一种富锂正极材料及其制备方法。其中，该富锂正极材料前驱体中具有相对于现有技术更高的正四价锰含量，进而可以显著提高采用该前驱体制备得到的正极材料的锂离子电池的性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种制备富锂正极材料前驱体的制备方法包括：(1)将锰盐、M盐混合，得到第一混料，其中M为金属元素；(2)将所述第一混料干燥后进行细磨处理，得到第二混料；(3)将所述第二混料进行煅烧处理，得到富锂正极材料前驱体，所述富锂正极材料前驱体具有如式(I)所示的组成，

M_x(Mn²⁺_a Mn³⁺_b Mn⁴⁺_c)_1-xO_n (I)

式(I)中，0.01≤x≤0.5，10％≤a≤40％，15％≤b≤50％，14％≤c≤40％，n为满足其他元素化合价所需的氧原子数。

相对于现有技术，本发明上述实施例的电解液具有以下优势：

根据本发明实施例的制备富锂正极材料前驱体的方法通过将含有锰盐和其他金属盐的第一混料干燥并细磨后，采用优选的反应条件对第二混料进行煅烧处理，所得富锂正极材料前驱体中四价锰(Mn(IV))含量高达14～40％。进而，采用该前驱体可以制备得到的高Mn(IV)含量的富锂正极材料具有更高的放电容量和容量密度。

进一步的，所述M选自镁、锶、铝、铁、钴、镍、铜、锌、钪、钛、钒、铬、铌、钇、钌和铑中的至少之一。

进一步的，所述锰盐和所述M盐分别独立地为氢氧化物、氯化物、碳酸盐、醋酸盐、硝酸盐或硫酸盐。