【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，具体涉及一种富锂锰基正极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
1、富锂锰基正极材料，通常表示为xli2mno3·(1-x)limo2，其中m＝ni/co/mn的一种或几种，具有较高的理论容量。目前市场上大规模使用的磷酸铁锂材料，镍钴锰酸锂材料比容量集中在140-220mah/g，由于正极材料是电芯体系唯一的活性锂离子来源，所以电芯能量密度普遍被限制在150-350wh/kg，因此开发400wh/kg以上电芯体系，追求低成本材料成本，使富锂锰基材料备受关注。专利cn116040699a公开了一种富锂锰基前驱体、正极材料、锂离子电池及其制备方法，其通过提高lioh·h2o和富锂锰基前驱体的摩尔比，充电比容量不断提高，然而首次效率不断降低，放电比容量没有显著增加。专利cn110148712b公开了一种复合包覆改性的富锂锰正极材料及其制备方法，其是通过往基体材料与去离子水混合液中充入co2气体，使混合液呈弱酸性，对基体表面进行微酸化处理，促使基体表面残留锂化合物以及游离态li的充分溶解，从而提升材料首次放电容量及效率，该方法选择通过微酸化处理溶解了游离态活性锂，导致充电比容量降低。
2、因此，亟需设计一种富锂锰基正极材料的制备方法，以克服高配锂比首效降低的问题，同时规避活性锂离子被消耗，导致容量降低的现象。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种富锂锰基正极材料及其制备方法和锂离子电池。本专利技术在富锂锰基正极材料的制备过
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种富锂锰基正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)将含有li源、mn源、ni源和掺杂源的混合物进行一次烧结，得到富锂烧结料；
5、(2)将所述富锂烧结料和mn基提容剂混合，进行二次烧结，得到所述富锂锰基正极材料；
6、其中，mn源、ni源和掺杂源中的金属元素统称为mt，所述li源中的li元素和mt的摩尔比≥1.2，所述mn基提容剂的粒径d50≤3μm。
7、本专利技术在富锂锰基正极材料的制备过程中引入高活性的mn基提容剂，通过mn基提容剂与富锂烧结料共烧，一方面能够和富锂烧结料表面残余的非活性锂反应，降低表面残碱含量，避免后续材料加工过程中吸收空气中的h2o和co2，引起凝胶导致材料失效，另一方面能够在材料表面形成更多的li离子宿主结构，从而能够容纳更多的锂离子回嵌到正极晶格结构中，将非活性锂吸收转化为可贡献容量的活性锂，且提容剂集中在表面，li离子传输路径更短，降低了回嵌锂的路径和阻抗，活性更高，既保证了高锂配比条件下材料的高充电比容量，也同时提升了放电比容量，可制得高比容量、高首效的富锂锰基正极材料。
8、本专利技术中，li源中的li元素和mt的摩尔比≥1.2，例如可以是1.2、1.5、2、2.5或5等。若li源中的li元素和mt的摩尔比过小，则很难形成富锂材料，且容量较低。
9、本专利技术中，mn基提容剂的粒径d50≤3μm，例如可以是3μm、2μm、1μm或0.5μm等。若mn基提容剂的粒径d50过大，则很难附着在富锂烧结料的表面，从而无法和其表面残余的锂充分接触反应，无法反应生成具有电化学活性的组分，变成杂质，降低材料容量。
10、需要说明的是，本专利技术对li源的种类不作限定，示例性的，例如可以是碳酸锂或氢氧化锂等。
11、需要说明的是，本专利技术对mn源、ni源的种类不作限定，示例性的，例如可以是镍锰氢氧化物等。
12、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述掺杂源包括al源、b源、ca源、si源、mg源、co源、ti源、la源和zr源中的至少一种。
13、优选地，所述li源中的li元素和mt的摩尔比为(1.2-2):1，例如可以是1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1或2:1等，优选为(1.4-1.8):1。
14、本专利技术中，若li源中的li元素和mt的摩尔比较小，即mt的含量过多，则无法形成富锂结构，容量较低；若li源中的li元素和mt的摩尔比较大，即li元素的含量过多，会形成部分富锂结构，但是也会形成其它杂相，这些杂相没有电化学活性，故过多的li含量会导致充放电容量急剧降低。
15、作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤(1)所述混合的方法包括球磨。
16、优选地，步骤(1)所述mn源和ni源的种类相同，例如可以是锰镍氢氧化物或镍钴锰氢氧化物等。
17、作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤(1)所述一次烧结在含氧气氛中进行。
18、优选地，所述含氧气氛包括空气气氛或氧气气氛。
19、优选地，步骤(1)所述一次烧结的温度为700-1100℃，例如可以是700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃等。
20、优选地，步骤(1)所述一次烧结的时间为5-30h，例如可以是5h、10h、15h、20h、25h或30h等。
21、作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤(2)所述mn基提容剂包括mn基氢氧化物和/或mn基碳酸盐。
22、优选地，所述mn基氢氧化物包括镍钴锰氢氧化物和/或镍锰氢氧化物。
23、优选地，步骤(2)所述mn基提容剂的粒径d50为0.5-3μm，例如可以是0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm或3μm等。
24、需要说明的是，mn基提容剂的粒径d50是参考国家标准《gb/t19077 2016粒度分布激光衍射法》，采用设备马尔文3000进行测定得到。
25、作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤(2)所述mn基提容剂和富锂烧结料的质量比为(0.05-1):100，例如可以是0.05:100、0.1:100、0.2:100、0.3:100、0.4:100、0.5:100、0.6:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100或1:100等，优选为(0.3-0.7):100。
26、本专利技术中，若mn基提容剂和富锂烧结料的质量比过大，则表面残余的锂和部分提容剂完全反应后，还有大量的提容剂由于原料的缺失无法继续反应生成具有电化学活性的组分，变成杂质，降低材料容量。
27、作为本专利技术一种优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂源包括Al源、B源、Ca源、Si源、Mg源、Co源、Ti源、La源和Zr源中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的方法包括球磨；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述一次烧结在含氧气氛中进行；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述Mn基提容剂包括Mn基氢氧化物和/或Mn基碳酸盐；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述Mn基提容剂和富锂烧结料的质量比为(0.05-1):100，优选为(0.3-0.7):100。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述二次烧结在含氧气氛中进行；
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种如权利要求1-8
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极中包括如权利要求9所述的富锂锰基正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂源包括al源、b源、ca源、si源、mg源、co源、ti源、la源和zr源中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的方法包括球磨；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述一次烧结在含氧气氛中进行；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述mn基提容剂包括mn基氢氧化物和/或mn基碳酸盐；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述mn基提容剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：张博怀，郝飞雁，陈相雷，张楠，张振宇，王荣刚，
申请(专利权)人：苏州埃米特材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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