【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池正极材料，更具体的说是涉及一种富锂锰基正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长等优势，广泛应用于新能源汽车、储能电池和移动电源领域。富锂锰基正极材料比容量高，同时具有安全性高、价格较低等优点，被视为下一代动力电池正极材料的理想选择之一。
2、富锂锰基正极材料的循环过程衰退严重且倍率性能差，影响电池使用寿命和充放电速度。电池循环衰退的主要原因是：1)表面残余碳酸锂、材料晶格氧与电解液发生反应；2)材料结构不稳定。电池倍率性能差的主要原因是：1)界面副反应产物堆积；2)界面离子传输动力学较慢。已有文献报道，目前对于富锂锰基正极的改性方法包括掺杂、包覆。其中，掺杂方法，是通过在活性物质中加入少量(微量)的其它元素，以改善材料的电化学性能；包覆方法，通常采用氧化物、氟化物等惰性包覆层，减小正极活性物质与有机电解液的直接接触，从而降低界面副反应。但是循环过程中，界面层与本体材料间发生松动和脱落，影响循环性能和增大内阻。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是，克服
技术介绍
中提到的不足，开发一种高电压条件下结构稳定、循环性能和倍率性能优异的富锂锰基正极材料，并提供一种操作简便的富锂锰基正极材料的制备方法，本专利技术所采用的技术方案如下：
2、一种表面改性的富锂锰基正极材料，所述表面改性的富锂锰基正极材料是以富锂锰基正极材料粉末为基体，基体外形成有类尖晶石结构表面，所述尖晶石结构表面上包覆有生物质碳，所述类尖晶石结构的存
3、本专利技术中所述表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一：将富锂锰基正极原料粉末浸泡在弱酸性溶液中，充分搅拌，使富锂锰基正极材料表面发生离子交换为后续类尖晶石相形成提供结构基础；过滤除酸后，得到酸处理后富锂锰基正极材料；富锂锰基正极原料的分子式表示为lixmnymzo2，其中1.0≤x≤1.3，0.5≤y≤0.6，0.2≤z≤0.3，m为ni，co，la，ti，mg，y，al，fe中的一种或者多种；所述的弱酸性溶液为碳酸、稀硫酸、醋酸、稀硝酸、稀盐酸中的一种或者多种，且其ph值为3.0～5.0；
5、步骤二：将所述酸处理后富锂锰基正极材料加入去离子水反复清洗，去除余酸，至清洗液的ph值为6.0～8.0；干燥；然后在空气气氛中，100℃～400℃温度下烧结1h～24h；
6、步骤三：将步骤二烧结后得到的富锂锰基正极材料粉末与生物质碳按照摩尔比1:(0.1～2.0)进行充分混合，得到表面改性的富锂锰基正极材料。
7、上述的制备方法中，优选的：所述步骤一中，富锂锰基正极原料的分子式中，1.1≤x≤1.2。
8、上述的制备方法中，优选的：所述步骤一中，以200rpm～1200rpm的转速搅拌30min～600min，进一步优选为：以500rpm的转速搅拌60min。
9、上述的制备方法中，优选的：所述步骤一中，使用的弱酸性溶液ph优选为4.0。
10、上述的制备方法中，优选的：所述步骤二中，清洗液的ph值为7.0。
11、上述制备方法中，优选的：所述步骤二中，烧结温度优选300℃，烧结时间为优选8h。
12、上述制备方法中，优选的：所述步骤三中，所述生物质碳为稻壳碳、核桃壳碳、椰壳碳、木材碳、竹叶碳、玉米秸秆碳中的一种或者多种。
13、与现有专利技术方法相比，本专利技术的优点在于：
14、本专利技术通过对富锂锰基正极材料表面进行弱酸处理为形成类尖晶石结构表面提供结构基础，通过在尖晶石结构表面包覆生物质碳，形成一种应用于高电压条件下结构稳定的富锂锰基正极材料。原料成本较低、来源广泛，制备过程简单，样品颗粒的表面性能得到改善，使得样品的充放电性能有明显改善，有效提升材料的倍率性能和循环性能。
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1.一种表面改性的富锂锰基正极材料，所述表面改性的富锂锰基正极材料是以富锂锰基正极材料粉末为基体，基体外形成有类尖晶石结构表面，所述尖晶石结构表面上包覆有生物质碳，所述类尖晶石结构的存在形式为层状结构脱锂、受热后形成的类尖晶石相结构；富锂锰基正极材料的分子式为LixMnyMzO2，其中1.0≤x≤1.3，0.5≤y≤0.6，0.2≤z≤0.3，M为Ni，Co，La，Ti，Mg，Y，Al，Fe中的一种或者多种；所述生物质碳选自稻壳碳、核桃壳碳、椰壳碳、木材碳、竹叶碳、玉米秸秆碳中的一种或多种的组合，其与富锂锰基正极的摩尔比为0.1～2.0。
2.根据权利要求1所述的表面改性的富锂锰基正极材料，其特征在于，生物质碳与富锂锰基正极的摩尔比为0.3～0.8。
3.一种如权利要求1所述表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，富锂锰基正极原料的分子式中，1.1≤x≤1.2。
5.根据权利要求3所述的表面改性的富锂锰基正极材料的制备方
6.根据权利要求5所述的表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，以500rpm的转速搅拌60min。
7.根据权利要求3所述的表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，使用的弱酸性溶液pH为4.0。
8.根据权利要求3所述的表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，清洗液的pH值为7.0。
9.根据权利要求3所述的表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，烧结温度为300℃，烧结时间为8h。
10.根据权利要求3所述的表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述生物质碳为稻壳碳、核桃壳碳、椰壳碳、木材碳、竹叶碳、玉米秸秆碳中的一种或者多种。
...【技术特征摘要】
1.一种表面改性的富锂锰基正极材料，所述表面改性的富锂锰基正极材料是以富锂锰基正极材料粉末为基体，基体外形成有类尖晶石结构表面，所述尖晶石结构表面上包覆有生物质碳，所述类尖晶石结构的存在形式为层状结构脱锂、受热后形成的类尖晶石相结构；富锂锰基正极材料的分子式为lixmnymzo2，其中1.0≤x≤1.3，0.5≤y≤0.6，0.2≤z≤0.3，m为ni，co，la，ti，mg，y，al，fe中的一种或者多种；所述生物质碳选自稻壳碳、核桃壳碳、椰壳碳、木材碳、竹叶碳、玉米秸秆碳中的一种或多种的组合，其与富锂锰基正极的摩尔比为0.1～2.0。
2.根据权利要求1所述的表面改性的富锂锰基正极材料，其特征在于，生物质碳与富锂锰基正极的摩尔比为0.3～0.8。
3.一种如权利要求1所述表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的表面改性的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，富锂锰基正极原料的分子...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴珏，庄智鹏，温奇灵，高伟萍，许秋梅，
申请(专利权)人：珠海科技学院，
类型：发明
国别省市：
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