[发明专利]一种钼酸锂包覆改性锰酸锂材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种钼酸锂包覆改性锰酸锂材料及其制备方法和应用，属于锂离子电池技术领域。本发明提供的钼酸锂包覆改性锰酸锂材料包括钼掺杂锰酸锂和包覆在所述钼掺杂锰酸锂表面的钼酸锂。本发明使用钼元素对锰酸锂进行掺杂，能够有效改善锰酸锂的结构缺陷，提升锰酸锂的结构稳定性；在钼掺杂锰酸锂表面包覆一层钼酸锂，能够有效减少锰酸锂与电解液之间的副反应，提高材料在循环过程中的循环稳定性。实施例结果表明，本发明提供的钼酸锂包覆改性锰酸锂材料在循环100圈后的放电比容量为88.9～95.8％，容量保持率为81.3～87.4％，相比单纯的锰酸锂材料材料，循环性能有明显提升。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种钼酸锂包覆改性锰酸锂材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池(LIB)作为一种不同于传统能源的储能装置在储能领域占据主导地位。在现代便携式应用产品市场中，锂离子电池被广泛引用于3C数码、移动电源、电动工具以及可穿戴电子产品等。锂离子电池具有比能量高、低自放电、循环性能好、无记忆效应和绿色环保等优点，是目前最具发展前景的高效二次电池和发展最快的化学储能电源。

尖晶石锰酸锂由于其工作电压高、稳定性好、成本低等优势，已经成为最有发展潜力的锂离子电池电极材料之一。对比当下热门的三元材料，钴资源和镍资源的资源短缺，价格居高不下，而锰矿资源丰富，价格只有钴镍材料的十分之一。对比磷酸铁锂材料，锰酸锂的低温性能好，制备工艺成熟。因此，尖晶石锰酸锂材料一直深受研究者的广泛关注。

然而，锰酸锂材料循环性能较差，每次循环后容量损失大是锰酸锂材料面临的主要问题。对此，陈锐芳等人(参见：陈锐芳,温碧霞,田亮,等.柠檬酸对尖晶石型LiMn₂O₄性能的影响[J].化工新型材料,2020)探索了柠檬酸对尖晶石型锰酸锂性能的影响，通过优化添加剂柠檬酸的用量，材料在最优添加量下，经过300圈循环后，容量保持率也仅为53.4％，平均每圈容量损失率为1.55‰。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种钼酸锂包覆改性锰酸锂材料及其制备方法和应用，本发明提供的钼酸锂包覆改性锰酸锂材料具有良好的循环稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种钼酸锂包覆改性锰酸锂材料，包括钼掺杂锰酸锂和包覆在所述钼掺杂锰酸锂表面的钼酸锂；

所述钼掺杂锰酸锂的化学组成为：LiMn_2-xMo_xO₄，0＜x≤0.02。

优选的，所述钼酸锂与钼掺杂锰酸锂的摩尔比为0.01～0.02:1。

优选的，所述锰酸锂为尖晶石锰酸锂。

优选的，其特征在于，所述钼酸锂包覆改性锰酸锂材料的中粒径为5～30μm。

本发明提供了上述钼酸锂包覆改性锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：

将二氧化锰、可溶性钼酸盐、可溶性二价锰盐与水混合，进行共沉淀反应，得到钼酸锰包覆二氧化锰；

将所述钼酸锰包覆二氧化锰与锂源混合，在含氧气氛中进行煅烧，得到钼酸锂包覆改性锰酸锂材料。

优选的，所述二氧化锰、可溶性钼酸盐、可溶性二价锰盐的摩尔比为(50～100):1:(1～1.2)。

优选的，所述共沉淀反应的温度为80～100℃，时间为2～8h。

优选的，所述锂源与二氧化锰的摩尔比为(1.08～1.12):2。

优选的，所述煅烧的温度为700～1000℃，保温时间为4～20h。