[发明专利]锂离子电池富锂锰基正极材料的改性方法及应用

说明书

本发明公开了锂离子电池富锂锰基正极材料的改性方法，在一定条件下，将络合剂溶解于去离子水中，获得络合溶液；取适量的正极材料加入上述溶液充分搅拌分散，其后密封在常温下恒温保持一段时间，即可获得原位生长、致密、薄层类普鲁士蓝包覆改性的锂离子电池正极材料，其具有良好的循环稳定性，优异的倍率性能和可靠的安全性，且该制备方法具有成本低，操作简单，环境友好等特点，可以被大规模的应用于产业化生产；本发明还公开了锂离子电池富锂锰基正极材料的改性方法制备的类普鲁士蓝包覆改性锂离子电池富锂锰基正极材料在用于制备锂离子电池方面的应用。

技术领域

本发明属于能源存储与转化技术领域，主要涉及锂离子电池富锂锰基正极材料的改性方法。

本发明还涉及锂离子电池富锂锰基正极材料在用于制备锂离子电池方面的应用。

背景技术

锂离子电池作为一种高效储能器件在清洁能源的利用和推广上发挥重要作用，尤其在“双碳”背景下已经成为世界各国争相研究和开发的热点。由于其具有体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、长循环寿命等特点，当前已被广泛应用于移动设备、电动汽车等领域。作为各类电动设备的动力源，锂离子电池的性能直接决定了设备的使用寿命和续航里程。为进一步开发长续航能力的电动汽车，具有更高理论比容量的富锂锰基正极成为下一代高性能锂离子电池需要攻克的核心和关键材料。

针对富锂锰基正极存在的快速容量衰减问题，包覆改性是较为常用的技术方案，主要是一种物理化学性能优异的材料，在目标材料颗粒表面形成一层均匀包覆层的保护方法。研究人员利用类普鲁士蓝对正极材料进行包覆，结果表明，类普鲁士蓝包覆改性的正极材料具有较高的容量，良好的倍率性能和优越的循环性能。

目前已有的包覆改性锂离子电池富锂锰基正极材料的制备方法主要有高能球磨法，溶胶凝胶法等，如中国专利CN202010847189.3，其存在包覆效果粗糙、工艺步骤繁复等问题，虽然提高了正极材料的倍率性能，但在循环寿命方面并未展现出好的效果。因此，开发一种成本低廉、工艺简单、环境友好且循环寿命显著提升的制备方法势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供锂离子电池富锂锰基正极材料的改性方法，克服了锂离子电池富锂锰基正极材料在高倍率和低倍率下不同诱因的容量衰减问题。

本发明的另一个目的是提供锂离子电池富锂锰基正极材料的改性方法，所得的类普鲁士蓝包覆改性锂离子电池富锂锰基正极材料在用于制备锂离子电池方面的应用。

本发明所采用的技术方案是，锂离子电池富锂锰基正极材料的改性方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，将络合剂分散于去离子水中，充分搅拌溶解获得络合溶液；

步骤2，取剂量比富锂锰基正极材料加入上述溶液，搅拌使正极颗粒分散，然后将浸有正极材料的络合溶液在恒温下密封保持；

步骤3，将步骤2中的产物过滤，然后用去离子水和无水乙醇洗涤多次，然后将滤饼在真空干燥箱中保温，得到类普鲁士蓝包覆锂离子电池正极材料。

本发明第一个技术方案的特点还在于：

其中步骤1中络合剂为亚铁氰化物；

其中络合剂为K₄Fe(CN)₆、Na₄Fe(CN)₆、Li₄Fe(CN)₆或其对应的水合物中至少一种；

其中步骤2中富锂锰基正极材料为：具有层状结构的xLi₂MnO₃-(1-x)LiMO₂材料；

其中步骤2中络合剂和富锂锰基正极材料的摩尔比为1：10～1:1；络合溶液的浓度为0.05～0.5mol/L；