[发明专利]一种硅酸锂包覆的富锂锰基正极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种硅酸锂包覆的富锂锰基正极材料，其特征在于，所述硅酸锂包覆的富锂锰基正极材料的化学通式为：Li₂Mn_0.5M_0.5O₂X/Li₂SiO₃，其中Mn为+2价，M为+4价过渡金属，X为卤族元素。

2.根据权利要求1所述的硅酸锂包覆的富锂锰基正极材料，其特征在于，所述M为Ti和/或Zr；

优选地，所述X包括F、Cl或Br中的任意一种或至少两种的组合，优选为F。

3.一种如权利要求1或2所述的硅酸锂包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)混合混合盐溶液、碱溶液、络合剂溶液以及底液至混合液的pH值为碱性，反应完全后进行固液分离，固体经洗涤、烘干后，得到前驱体Mn_0.5M_0.5(OH)₂，其中Mn为+2价，M为+4价过渡金属；

(2)将步骤(1)所得前驱体分散在五硅酸锂的氢氧化锂水溶液中，醇沉至沉淀完全，固液分离后对固体进行洗涤、干燥，得到复合前驱体Mn_0.5M_0.5(OH)₂/Li₂SiO₃；

(3)混合锂源、卤族元素源以及步骤(2)所得复合前驱体，在保护气氛下热处理混合物，得到所述硅酸锂包覆的富锂锰基正极材料Li₂Mn_0.5M_0.5O₂X/Li₂SiO₃，其中X为卤族元素。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合盐溶液为Mn盐与M盐的混合水溶液；

优选地，所述Mn盐包括碳酸锰、乙酸锰或硫酸锰中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述M盐包括Ti盐和/或Zr盐；

优选地，所述Ti盐包括硫酸氧钛、硫酸钛、四氯化钛或钛酸四丁酯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述Zr盐包括硫酸锆、硝酸锆或氧化锆中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述混合盐溶液中Mn与M离子的总浓度为0.01-10mol/L。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂或氧化锂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(3)所述卤族元素源包括氟化锂、氯化锂或溴化锂中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碱溶液包括氢氧化钠水溶液和/或氢氧化钾水溶液；

优选地，步骤(1)所述碱溶液中氢氧根离子的浓度为5-10mol/L；

优选地，步骤(1)所述络合剂溶液为浓度为2-8mol/L的氨水；

优选地，步骤(1)所述底液为(NH₄)₂SO₄与NaOH的混合水溶液；

优选地，底液中所述(NH₄)₂SO₄的浓度为1-5mol/L，所述NaOH的浓度为1-5mol/L；

优选地，所述(NH₄)₂SO₄与NaOH的摩尔比为1:1；

优选地，步骤(1)所述pH值为碱性为使混合液的pH值为10-13；

优选地，步骤(1)所述反应的温度为50-70℃，时间为5-24h；

优选地，步骤(1)所述反应在搅拌条件下进行；

优选地，步骤(1)所述烘干的温度为70-120℃，时间为2-10h。