[发明专利]富锂锰基正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种制备富锂锰基正极材料的方法，其特征在于，包括：

(1)对含有Mn、M1和M2的碳酸盐进行第一焙烧处理，以便得到第一焙烧产物；

(2)将所述第一焙烧产物与锂盐混合并进行第二焙烧处理，以便得到正极预备体材料，所述碳酸盐与所述锂盐的摩尔比为1：(1.3～1.6)，且生成的LiMn_αM1_βO_(2+δ)与Li₂MnO₃的摩尔比为:(0.4～0.6)：1；

(3)将所述正极预备体材料与酸溶液混合后过滤，以便得到所述富锂锰基正极材料；

其中，所述正极材料的通式为：

xLi₂MnO₃-yLiMn_αM1_βO_(2+δ)-zMnM2_γO_(2+λ)，

其中，x+y+z＝1，z＞0，0≤α1，0β≤1，0≤γ≤1，0≤δ≤1，0≤λ≤1，M1和M2分别独立地为选自Sc、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Sr、Ba、Cd、Al、Ga、B、Zr、Ca、Ce、Y和Nb中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一焙烧处理的温度为450～600℃、时间为6～10h、氧含量为20～30v％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸盐的D50粒径为2～20μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第二焙烧处理的温度为750～900℃、时间为18～24h、氧含量为20～30v％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)进一步包括：

(3-1)将所述正极预备体材料与酸溶液混合并进行超声处理，以便去除多余的Li₂O；

(3-2)对步骤(3-1)得到的混合液进行过滤，并于真空加热条件下对固态产物进行干燥，以便得到所述富锂锰基正极材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酸溶液中氢离子的浓度为0.05～0.3mol/L。

7.一种富锂锰基正极材料，所述富锂锰基正极材料采用上述权利要求1-6中任一所述的方法制备，其特征在于，所述正极材料的通式为

xLi₂MnO₃-yLiMn_αM1_βO_(2+δ)-zMnM2_γO_(2+λ)，

其中，x+y+z＝1，z＞0，0≤α1，0β≤1，0≤γ≤1，0≤δ≤1，0≤λ≤1，M1和M2分别独立地为选自Sc、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Sr、Ba、Cd、Al、Ga、B、Zr、Ca、Ce、Y和Nb中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的通式为xLi₂MnO₃-yLiMn_αM1_βO₂-zMnM2_γO₂。

9.根据权利要求7或8所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料为层状晶体结构。

10.根据权利要求9所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料初始放电容量不低于310mAh/g，首次效率不低于90％。

11.一种锂电池，其特征在于，具有权利要求7-10中任一项所述的正极材料或采用权利要求1-6中任一项所述的方法制备得到的正极材料。

12.一种车辆，其特征在于，具有权利要求11所述的锂电池。