[发明专利]一种制备锂离子动力电池高压富锂锰基正极材料的方法

说明书

本发明提供了一种制备锂离子动力电池高压富锂锰基正极材料的方法，涉及锂离子动力电池材料技术领域，制备方法包括以下步骤：(1)称取氢氧化锂、醋酸锰、氧化铬和氟化锂作为原料；(2)向醋酸锰中加入去离子水配置成醋酸锰溶液，再加入过氧化氢，在100℃下将水蒸发干；(3)将步骤(2)中的产物与氢氧化锂、氧化铬、氟化锂研磨充分，获得均匀混合的前驱体；(4)将步骤(3)中的产物置于石英研钵中，先升温至445‑460℃保温4‑5.5小时，再升温至790‑820℃保温5‑7小时，随炉冷却至室温，得到最终产物Li₂Mn_0.9Cr_0.1O₂F。本发明选材简单，合成工艺简单，可制备得到超高压下具有优异循环稳定性的正极材料，为高压下高能量密度正极材料的制备提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池材料技术领域，具体涉及一种制备锂离子动力电池高压富锂锰基正极材料的方法。

背景技术

随着现代社会的不断发展，对电子及其他重型设备(如电动汽车、飞机)的续航能力要求也不断的提高。这就对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，而作为锂离子电池重要一环的正极材料一直是瓶颈问题之一。虽然锰酸锂、磷酸铁锂和钴酸锂这些传统正极材料具有较好的电化学性能，但其容量已远远满足不了现在容量(300Wh/kg)的要求，而三元正极材料随着其获得高容量的同时其危险性也是在急剧增加。主要是在充放电过程当中由于Ni在基体当中发生相变导致材料结构塌陷同时又氧离子参加反应导致有氧气的产生。这会导致在充放电过程当中能量密度不断地下降，且伴随着相变析氧的进行安全性也大大的降低，同时Co、Ni等高价格元素也限制其更广的应用。

在众多正极材料中，富锂锰基具有较大的潜力作为高能量密度正极材料。同时锰在在自然界中的含量极其丰富，价格低廉，同时也具有较高的容量。目前富锂正极材料主要存在以下问题，充放电过程中由过量的Li₂O析出，转变为尖晶石状LiMn₂O₄导致充放电过程中电压衰减，当电压超过4.5V时会发生析氧情况，同时纯相的C2/M型Li₂MnO₃的电化学活性不高若将其激活可以大大提高富锂锰基材料的能量密度，加之其价格远低于三元材料，因此需要对富锂锰基材料进行掺杂等方法进行改性。

目前，已经有专利和文献公布了若干不同富锂锰基材料的制备方法。

比如，公开号为CN109473672A公开了一种富锂锰基正极材料及其制备方法，通过将正极前驱体材料的水分散剂、镧盐水溶液和沉淀剂反应，煅烧得到外包覆氧化镧的富锂锰基材料；公开号为CN108511710A公开了富锂锰基锂离子电池正极材料及其制备方法合成了在Li₂MnO₃正极材料的表面形成尖晶石相LiM₂O₄(M＝Mn,Co,Ni,etc.)以及氟化锂包覆层；公开号为CN105576202A公开了一种富锂锰硒基正极材料及其制备，合成了xLi₂Mn_1-ySe_yO₃·(1-x)LiMO₂，其中M为Mn、Ni、Co、Cr、Fe、Ti、V、Zn、Mg、Al中任意一种或几种组合，0＜x＜1，0＜y＜0.5。现有专利还没有包括超高压(＞5V)纯相富锂锰基的报道。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种制备锂离子动力电池高压富锂锰基正极材料的方法，选材简单，合成工艺简单，可制备得到超高压下具有优异循环稳定性的正极材料，实现可与固态电解质配合使用的高压正极材料，为高压下高能量密度正极材料的制备提供了新的思路。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种制备锂离子动力电池高压富锂锰基正极材料的方法，具体步骤如下所示：

(1)称取氢氧化锂、醋酸锰、氧化铬和氟化锂作为原料；