CN115513449B 一种层状富锂锰基高熵正极材料及其制备方法和电池 （北京大学）

一种层状富锂锰基高熵正极材料及其制备本发明公开了一种层状富锂锰基高熵正极Lia[LixMnyA1-x-y]层交替排列，0<a≤1，0.1≤x≤ai…an表示，0<ai≤0.15，ai=l-x-y,且满足2C2/m空间群或由二者共同组成，Li层和过渡金属[L锰基高熵正极材料通过溶胶凝胶法或共沉淀_高温固相法制备得到。Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.1Co0.05Fe0.05Cu0.05Mg0.05Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.05Co0.05Fe0.05Cu0.05Zn0.05Mg0.05Li1.0Li0.15Mn0.45Ni0.08Co0.08Fe0.08Cu0.08Ti0.04A4.权利要求1～3任一所述层状富锂锰基高熵正极材料的i.配置Mn和A的混合溶液：按照最终正极材料中Mn和A的比例称取Mn和A的可溶性化合ii.将NaOH和/或KOH或者Na2CO3和/或K2CO3溶解在去离子水中，配制成浓度为0.5~iii.将步骤i所得混合溶液和步骤ii所得混合碱溶液同时匀速加入盛有去离子水的容III2)称取化学式Lia[LixMnyA1_x_y]O2中所示的化学计量比的锂的化合物和步骤III1)III3)将研磨均匀后的混合物在150_550℃预烧4_13权利要求1～3任一所述的层状富锂锰基高熵正极材4充电过程中O2的大量释放，以及在循环过程中因过渡金属离子迁移而导致的电压持续衰5i代表1至n的任意数字)，其中0<ai≤0.15，且满足_(x*Inx+y*lny所得层状富锂锰基高熵正[0014]Li1.0Li0.15Mn0.[0015]Li1.0Li0.15Mn0.45Ni0[0016]Li1.0Li0.15Mn[0017]Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.05Co0.05[0021]2)将上述研磨后的混合物在150_550℃预烧4_10h，然后取出再次研磨混合均匀，[0028]i.配置Mn和A的混合溶液：按照最终正6[0029]ii.将NaOH和/或KOH或者Na[0030]iii.将步骤i所得混合溶液和步骤ii所得混合碱溶液同时匀速加入盛有去离子水[0032]2)称取化学式Lia[LixMnyA1_x_y]O2中所示的化学计量比的锂的化合物和步骤1)制[0033]3)将上述研磨均匀后的混合物在150_550℃预烧4_10h，紧接着在750_950℃煅烧或者由所述层状富锂锰基高熵正极材料的制备方中所述正极极片包含所述层状富锂锰基高熵正极材料或者由所述层状富锂锰基高熵正极7Fe0.05Cu0.05Mg0.05Ti0.05Al2O3于管式炉中先在450℃预烧4h，然后取Cu0.05Mg0.05Ti0.05Al0[0048]将上述制备得到的层状富锂锰基高熵正极材料Li1.0Li0.15Mn0.45Ni0.1Co0.05Fe0.05次放电容量为230mAh/g，第100圈时的可逆放电容量高于为185mAh/g，容量保持率大于Fe0.05Cu0.05Mg0.05Al[0052]将上述制备得到的层状富锂锰基高熵正极材料Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.1Co0.05Fe0.05Cu0.05Mg0.05Al0.05O2与炭黑、PVDF以质量比为8:8次放电容量为280mAh/g，第100圈时的可逆放电容量高于为255mAh/g，容量保持率大于[0054]实施例3、共沉淀一高温固相法合成层状富锂锰基高熵正极材料Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.05Co0.05Fe0.05Cu0.05Zn0.05Mg0.05Al0.05[0060]2)称取具有化学式Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.05Co0.05Fe0.05Cu0.05Zn0.05Mg0.05Al0.05O2中所示[0062]图1显示该层状富锂锰基高熵正极材料的XRD图；图2显示该层状富锂锰基高熵正[0063]将上述制备得到的层状富锂锰基高熵正极材料Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.05Co0.05Fe0.05密度为25mA/g测试时，首次放电容量为275mAh/g，第100圈时的可逆放电容量高于为8Fe0.08Cu0.08Ti0.04[0067]将上述制备得到的层状富锂锰基高熵正极材料Li1.0Li0.15Mn0.45Ni0.08Co0.08Fe0.089次放电容量为275mAh/g，第100圈时的可逆放电容量高于为245mAh/g，容量保持率~Fe0.05Cu0.05Zn0.05Mg0.05Al0.025Zr0.2O3850℃煅烧10h，取出后研磨均匀，即得层状富锂锰基高熵正极材料Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.05Co0.05Fe0.05Cu0.05Zn0.05Mg0.05Al0.025Zr0.025O[0071]将上述制备得到的层状富锂锰基高熵正极材料Li1.0Li0.15Mn0.5Ni0.05Co0.05Fe0.05次放电容量为240mAh/g，第100圈时的可逆放电容量高于为195mAh/g，容量保持率大于[0077]iii.将步骤i所得混合盐溶液和步骤ii所得混合碱溶液同时匀速加入盛有去离子[0079]2)称取具有化学式Li1.0Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2中所示的化学计量比的所需的碳[0081]图3显示该常规富锂锰基正极材料的XRD图；图