[发明专利]一种铁锰基正极材料、其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种铁锰基正极材料、其制备方法和用途，所述制备方法包括：将第一锂盐和锰铁前驱体混合进行一次烧结，制备得到基体材料，再将基体材料与第二锂盐混合进行二次烧结，制备得到所述铁锰基正极材料。通过两次烧结，对材料进行锂补充，在正极材料的表面形成包覆层，同时能够将锂离子梯度分散在正极材料的表面，有效提高正极材料的循环稳定性，具有制备工艺简单、成本低和电性能好等特点。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种铁锰基正极材料、其制备方法和用途。

背景技术

锂离子电池，从能量密度、循环寿命、体积重量和环境保护方面都有了极大地进步，到目前发展至可应用于混合式电动汽车甚至纯电动汽车的动力锂离子电池，由此为人们的生活带来了极大地便利。

目前常用正极材料为三元材料以及磷酸铁锂等。三元材料中由于钴、镍等金属的存在，导致价格一直居高不下；磷酸铁锂材料虽然循环性能优异，但是容量较低。目前所述锰铁基正极材料虽然容量较高，但是循环稳定性较差，这是在低电压条件下，由于Jahn-Teller效应的存在，导致材料的循环稳定性较差。

此外，锰酸锂正极材料容量较低，其理论比容量为148mAh/g，主要限制因素在于低电压下锰酸锂中以+3价存在的Mn元素引发的Jahn-Teller效应，导致材料结构由立方对称转变为四方对称，使材料的性能急剧恶化。导致锰酸锂低电压下容量无法发挥。锰铁酸锂正极材料虽然容量比较高，但通常存在循环稳定性较差的问题。

CN112310391A公开了一种正极材料前驱体、正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和用电设备。正极材料前驱体，所述正极材料前驱体的分子式为Ni_xMn_yFe_z(OH)₂。正极材料前驱体的制备方法：将包括镍源、锰源、草酸铁铵和沉淀剂在内的原料混合制成混合溶液，反应得到所述正极材料前驱体。正极材料，其分子式为Li_1+nNi_xMn_yFe_zO₂。正极材料的制备方法：将包括正极材料前驱体和锂源混合，然后在含氧气氛中烧结得到正极材料。锂离子电池正极，使用正极材料制得。锂离子电池，包括所述的锂离子电池正极。用电设备，包括所述的锂离子电池。该方案提供的正极材料制得的锂电池，具有优异的化学稳定性和电性能。

CN104577119A公开了一种锂离子电池正极材料磷酸锰铁锂的制备方法。该方法以锰源化合物和铁源化合物为原料，分别配制富锰溶液和贫锰溶液，通过控制加样速度，用共沉淀法合成梯度结构的磷酸锰铁前驱体，再进行掺锂和高温煅烧，制备出梯度结构磷酸锰铁锂，即磷酸锰铁锂沿其颗粒半径自内向外锰含量逐渐降低而铁含量逐渐升高。该发明得到的具有梯度结构的磷酸锰铁锂正极材料具有能量密度高、循环性能好、倍率性能优异等特点，适合于锂离子动力电池应用领域。

现有正极材料均存在成本高、电性能差和制备工艺复杂等问题，因此，如何在改善铁锰基正极材料电性能的情况下，还能够具有成本低和制备方法简易等特点，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铁锰基正极材料、其制备方法和用途，通过两次烧结，对材料进行锂补充，在正极材料的表面形成包覆层，同时能够将锂离子梯度分散在正极材料的表面，有效提高正极材料的循环稳定性，具有制备工艺简单、成本低和电性能好等特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种铁锰基正极材料的制备方法，所述制备方法包括：将第一锂盐和锰铁前驱体混合进行一次烧结，制备得到基体材料，再将基体材料与第二锂盐混合进行二次烧结，制备得到所述铁锰基正极材料。