一种O2型富锂锰基正极材料及其制备和应用

技术特征：

1.一种o2型富锂锰基正极材料，其特征在于，化学式为：lix(li0.2mn0.57ni0.19al0.04)o2，其中x的范围为0.6≤x≤1.0；

2.根据权利要求1所述的一种o2型高富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种o2型高富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中按照化学式的各元素比例混合，其中，钠源为草酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠中的一种或多种，锂源为硝酸锂、氯化锂、氢氧化锂、溴化锂、碘化锂、硫化锂、氟化锂、碳酸锂、硫酸锂、锰酸锂中的一种或多种，铝氧化物为纳米级al2o3，所述镍锰前驱体为氢氧化物前驱体或碳酸盐前驱体。

4.根据权利要求1所述的一种o2型高富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中升温煅烧处理的方法为：升温的速率为1～10℃/min，煅烧条件为600℃～900℃下，煅烧8～15h，烧结气氛为空气或氩气。

5.根据权利要求1所述的一种o2型高富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中共晶熔融盐锂源为lino3和licl的混合物且lino3/licl的摩尔比为y/(1-y)，为达到最佳的共晶熔融状态及最低的li/na离子交换势垒，其中y的范围为0.874＜y＜1，且所述熔融盐锂源中锂元素含量与p2型钠电正极前驱体中钠元素含量的摩尔比li/na为1～10。

6.根据权利要求1所述的一种o2型高富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中低温热处理的方法为：升温的速率为1～10℃/min，热处理条件为255℃～300℃下，热处理1～10h，热处理气氛为空气或氩气。

7.根据权利要求1所述的一种o2型高富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中过滤洗涤干燥处理的方法为：将离子交换完成后的块状物用去离子水溶解，通过抽滤或离心的方式用去离子水及乙醇洗涤3～6次，置于烘箱中80～200℃干燥24～48h。

8.锂离子电池正极极片，其特征在于，利用权利要求1所述o2型富锂锰基正极材料制备得到。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：-

10.根据权利要求8所述的富锂锰基正极极片在制备锂离子电池中的应用，其特征在于，所述锂离子电池按照如下步骤制备：

技术总结
本发明公开了一种O2型富锂锰基正极材料及其制备和应用，在传统O3型Li<subgt;1.2</subgt;Mn<subgt;0.6</subgt;Ni<subgt;0.2</subgt;O<subgt;2</subgt;的基础上，采用锰/镍3:1的元素比例，O2型富锂锰基材料为ABCB型氧堆叠，实现可逆过渡金属迁移，采用低钠含量的P2钠正极作为前驱体，在产生大量钠空位的同时也会产生氧空位，使得通过Li/Na离子交换制备得到的O2型富锂锰基正极材料同时具有锂氧双空位，同时引入调控过的微量Al元素掺杂，形成Al‑O键进一步抑制电压衰减，最终得到正极材料的化学式为：Li<subgt;x</subgt;(Li<subgt;0.2</subgt;Mn<subgt;0.57</subgt;Ni<subgt;0.19</subgt;Al<subgt;0.04</subgt;)O<subgt;2</subgt;，其中x的范围为0.6≤x≤1.0。本发明解决了现有富锂锰基正极材料存在平均工作电压衰减严重的问题。

技术研发人员：王鹏飞,陈思凡,刘梦婷
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10