[发明专利]双层包覆的锰基层状富锂材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种双层包覆的锰基层状富锂材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤在搅拌的条件下将草酸异丙醇溶液滴加到含有锰盐、钴盐和镍盐的混合溶液中，得到草酸盐前驱体；然后将草酸盐前驱体与适量的锂源及氯化钾反应，即得到锰基层状富锂氧化物；随后再将再制得的锰基层状富锂氧化物加入到铝盐溶液中，并滴入氟化物溶液而得到氟化铝包覆的锰基层状富锂氧化物；最后将该氟化铝包覆的锰基层状富锂氧化物与一定量的石墨烯混合超声并搅拌蒸发而得到最终产物，即双层包覆的锰基层状富锂材料。本发明制备方法得到的具有高循环稳定性和倍率性的锰基层状富锂材料具有高的比容量，高的倍率性能，以及好的循环性能。

主权项

一种双层包覆的锰基层状富锂材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在搅拌速度为300～1000r·min‑1的条件下将锰盐、钴盐和镍盐溶解到去离子水中，搅拌0.5～2h，得到溶液A，其中锰盐的浓度为0.5～2mol·L‑1，钴盐和镍盐的浓度均为0.005～2.56mol·L‑1；(2)在搅拌速度为300～1000r·min‑1的条件下将草酸异丙醇溶液以0.5～2drop·s‑1的速度滴入步骤(1)制得的溶液A中，然后继续搅拌0.5～2h，再以10000～20000r·min‑1的转速离心分离产物，用无水乙醇洗涤3～5次，最后于40～80℃真空干燥12～24h，得到草酸盐前驱体；其中草酸的摩尔量与溶液A中所有金属粒子的总摩尔量相等，溶液A与草酸异丙醇溶液的体积比为1：0.4～2.5；(3)将步骤(2)制得的草酸盐前驱体与锂源和氯化钾充分混合后，在空气或氧气的气氛中以2～5℃·min‑1的升温速率加热到700～900℃处理8～15h，降至室温后再用去离子水洗涤3～5次，最后于80～120℃真空干燥12～24h，得到锰基层状富锂材料；其中锂源中的锂，与锰盐中的锰和钴盐中的钴和镍盐中的镍的总量的摩尔比为1.02～1.07:1，锂源与氯化钾的摩尔比为1：5～10；(4)将步骤(3)制得的锰基层状富锂材料在搅拌速度为300～1000r·min‑1的条件下加入到铝盐溶液中，搅拌0.5～2h后，再以0.5～2drop·s‑1的速度滴入氟化物水溶液，然后继续搅拌0.5～2h，再以10000～20000r·min‑1的转速离心分离产物，用无水乙醇洗涤3～5次，最后于80～120℃真空干燥12～24h，再在惰性气氛中加热到350～450℃并持续3～8h，得到氟化铝包覆的锰基层状富锂材料；其中铝离子与所述锰基层状富锂材料的摩尔比为1:156.25～1000，铝离子与氟离子的摩尔比为1:2.5～3.5；(5)将步骤(4)制得的氟化铝包覆的锰基层状富锂材料和石墨烯按10～100:1的质量比进行充分研磨混合，再加入丙酮进行超声处理0.5～2h，随后再在转速为300～1000r·min‑1，温度为40～60℃进行加热搅拌蒸发处理，蒸干后的固体再于80～120℃真空干燥12～24h，即得氟化铝和石墨烯双层包覆的锰基层状富锂材料。