一种铁锰基正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113285069A(43)申请公布日2021.08.20(21)申请号202110548471.6(22)申请日2021.05.19(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人陈思贤江卫军许鑫培郑晓醒(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人梁文惠(51)Int.Cl.H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/1391(2010.01)H01M4/131(2010.01)H01M4/04(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图4页(54)发明名称一种铁锰基正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种铁锰基正极材料及其制备方法和应用。该铁锰基正极材料为LiaFexMnyO2，其中a＝0.1～0.5，0＜x＜1.0，0＜y＜1.0，x+y＝1，铁锰基正极材料中的至少部分锰元素的价态为正四价，且铁锰基正极材料的XRD谱图中Li2MnO3晶相的特征峰最大强度小于铁锰基正极材料的最强特征峰强度的1/3或者不出现Li2MnO3晶相的特征峰。本申请通过对铁锰基正极材料的成分、晶体结构进行控制，进而使得首效和循环性能得到了很好地提升。CN113285069ACN113285069A权利要求书1/2页1.一种铁锰基正极材料，其特征在于，所述铁锰基正极材料为LiaFexMnyO2，其中a＝0.1～0.5，0＜x＜1.0，0＜y＜1.0，x+y＝1，所述铁锰基正极材料中的至少部分锰元素的价态为正四价，且所述铁锰基正极材料的XRD谱图中Li2MnO3晶相的特征峰最大强度小于所述铁锰基正极材料的最强特征峰强度的1/3或者不出现Li2MnO3晶相的特征峰，所述Li2MnO3晶相在20～25°之间、31～33°之间、43～45°之间以及53～55°之间存在特征峰。2.根据权利要求1所述的铁锰基正极材料，其特征在于，所述铁锰基正极材料的粒径为140～1000nm，优选为140～500nm，优选所述铁锰基正极材料中残碱的含量为1400～1900ppm。3.根据权利要求1所述的铁锰基正极材料，其特征在于，所述铁锰基正极材料的XRD谱图中Li2MnO3晶相的31～33°之间的特征峰强度和/或43～45°之间的特征峰强度小于所述铁锰基正极材料的最强特征峰强度的1/3。4.一种铁锰基正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将锂的无机化合物和FexMny(OH)2前驱体进行氧化烧结，得到所述铁锰基正极材料，其中，0＜x＜1.0，0＜y＜1.0，x+y＝1，所述锂的无机化合物中的Li的摩尔量和所述FexMny(OH)2前驱体中的Fe和Mn的总摩尔量的比值为0.1:1～0.5:1。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化烧结在含氧气体中进行，优选所述含氧气体中氧气的含量为20～100％，优选所述含氧气体的流量为2～5L/min。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将锂的无机化合物和FexMny(OH)2前驱体进行第一阶段氧化烧结，得到所述铁锰基正极材料前体；将所述铁锰基正极材料前体进行第二阶段氧化烧结，得到所述铁锰基正极材料；优选所述第一阶段氧化烧结的温度为600～800℃，保温时间为6～12h，所述第二阶段氧化烧结的温度为300～500℃，保温时间为2～6h。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述氧化烧结前的升温速率为2～5℃/min，所述第一阶段氧化烧结和所述第二阶段氧化烧结之间的降温速率为2～4℃/min，所述第二阶段氧化烧结完成之后的降温速率为2～4℃/min。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括FexMny(OH)2前驱体的制备过程，所述制备过程包括：在碱性条件下，使包括亚铁盐和二价锰盐的第一原料体系发生共沉淀反应，得到FexMny(OH)2前驱体；优选所述亚铁盐选自氯化亚铁、硝酸亚铁和草酸亚铁中的一种或多种，优选所述二价锰盐选自氯化锰、硝酸锰和乙酸锰的一种或多种，优选所述第一原料体系中，Mn2+和Fe2+的摩尔比为10:1～1:1；优选所述第一原料体系的pH值＝12～13，优选使用碱性试剂调节所述第一原料体系的pH值，所述碱性试剂选自氢氧化钠、碳酸钠中的一种或多种；优选所述共沉淀反应的温度为40～60℃，优选在氮气或第二惰性气体氛围中进行所述共沉淀反应，所述第二惰性气体选自氩气、氦气和氢气中的一种，优选在所述共沉淀反应过程中进行搅拌，优选所述搅拌的速度为200～400rpm。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一原料体系中还包括络合剂和2