(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111477796.6 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 宜宾锂宝新材 料有限公司 地址 644000 四川省宜宾市临港开发区兴 港路东段2号 申请人 宜宾天原锂电产业 技术有限公司 (72)发明人 张彬　朱新宇　范未峰　苏岳峰　 李宁　王政强　张郑　 (74)专利代理 机构 成都泰合道知识产权代理有 限公司 51231 专利代理师 周宇杰 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01) C01G 45/12(2006.01) H01M 4/505(2010.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 高容量低压降富锂锰基正极材料及其制备 方法 (57)摘要 本发明公开了一种高容量低压 降富锂锰基 正极材料的制备方法， 包括在Li层掺杂Na的步骤 和在过渡金属层掺杂Nb的步骤。 其优点是： 1)能 够显著提高富锂正极材料的比容量并减少压降； 2)采用溶胶凝胶法进行材料合成， 锂盐直接在合 成阶段加入， 无需后续配锂， 避免了锂添加量不 准确的问题。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114702082 A 2022.07.05 CN 114702082 A 1.高容量低压降富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于： 包括在Li层掺杂Na的步 骤和在过渡金属层掺杂Nb的步骤。 2.根据权利要求1所述的高容 量低压降富锂锰基正极材 料的制备 方法， 包括如下步骤： S1、 将可溶性钠 盐和富锂锰基正极材料的金属盐按照富锂锰基正极材料的元素组成比 例配制金属盐溶 液； S2、 根据所述金属盐溶 液中金属离 子的摩尔量配制柠檬酸溶 液； S3、 将所述金属盐溶液和所述柠檬酸溶液混合均匀， 得到混合溶液； 向所述混合溶液中 加入氨水调节混合溶 液的pH至6.5～7.5； S4、 加热混合溶 液使水分蒸发， 直至得到 浅绿色凝胶状物质； S5、 将所述浅绿色凝胶状物质置于真空干燥装置中干燥至含水量不大于2％， 得到干燥 料； S6、 对所述干燥料进行煅烧， 获得Na掺杂锂离 子富锂锰基正极材 料； S7、 对所述 Na掺杂锂离 子富锂锰基正极材 料进行预烧， 得到预烧料； S8、 用无水乙醇将Nb氧化物溶解， 得到溶解料； S9、 将所述预烧料和溶解料按一定比例混合后加入无水乙醇进行研磨， 直至无水乙醇 蒸干， 得到研磨料； S10、 对所述研磨料进行煅烧， 即得。 3.根据权力要求2所述的高容量低压降富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于： 步 骤S1中所述富锂锰基正 极材料的化学式为xLi2MnO3·(1‑x)LiMO2， 其中M为Ni、 Co、 Mn中的一 种或任意几种， 0＜x＜1。 4.根据权力要求2所述的高容量低压降富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于： 所 述富锂锰基正极材 料的金属盐由可 溶性锂盐、 可 溶性锰盐、 可 溶性镍盐组成。 5.根据权利要求4所述的高容量低压降富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于： 所 述可溶性钠盐为醋酸钠的水合物， 所述可溶性锂盐为醋酸锂的水合物， 所述可溶性锰盐为 醋酸锰的水合物， 所述可 溶性镍盐醋酸镍的水合物。 6.根据权力要求2所述的高容量低压降富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于： Na 掺杂量以摩尔百分比计为1～5％。 7.根据权力要求2所述的高容量低压降富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于： 步 骤S2中所述柠檬酸溶 液中柠檬酸的摩尔量与所述金属盐溶 液中金属离 子的总摩尔量相等。 8.根据权力要求2所述的高容量低压降富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于： Nb 的掺杂量以摩尔百分比计为0.5～ 2％。 9.由权利要求1～8中任一权利要求所述的高容量低压降富锂锰基正极材料的制备方 法制得的高容 量低压降富锂锰基正极材 料。 10.一种锂离子电池， 其特征在于： 包括权利要求9所述的高容量低压降富锂锰基正极 材料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114702082 A 2高容量低压降富锂锰基正极材料及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种锂离子电池生产技术， 尤其是一种锂离子电池富锂锰基正极材料 生产方法。 背景技术 [0002]锂离子电池相比较传统电池因其重量轻、 容量大、 无记忆效应等优点而广泛应用 于消费类电子产品及新能源汽车领域。 目前正极材料是限制锂离子电池高比容量的关键因 素， 而富锂正极材料具有比磷酸铁锂、 钴酸锂以及镍钴锰三元材料高得多的放电比容量且 成本低， 满足市场的需求， 因此作为一种非常理想的锂离子电池正极材料得到了广泛的研 究。 [0003]富锂材料在首次使用的过程中为了发挥出富锂材料的高容量， 需要采用高电压活 化， 这一过程中除了形成所需要的Li2MnO3物相外， 也会生成Li2O， 造成材料的不可逆性。 同 时富锂锰基正极材料在充电时会脱出大量的锂离子而生成锂空位， 过渡金属离子则会向空 位进行迁移， 而放电时过渡金属离子只能部分的迁回过渡金属层， 导致锂离子无法完全嵌 回锂位， 从而导致了放电比容量的降低。 而由于过渡金属离子迁移所引起的正极材料从层 状向尖晶石结构甚至岩盐结构的转变， 导致富锂锰基正极材料出现较为明显的电压衰减。 而容量和压降是限制锂离子电池性能的关键因素， 如何提高富锂正极材料的容量减少压降 是目前富锂锰基正极材 料面临的主 要问题。 发明内容 [0004]为提高富锂正极材料的比容量并减少压降， 本发明提供了一种高容量低压降富锂 锰基正极材 料及其制备 方法。 [0005]本发明所采用的技术方案是： 高容量低压降富锂锰基正极材料的制 备方法， 其特 征在于： 包括在L i层掺杂Na的步骤和在过渡金属层掺杂Nb的步骤。 [0006]具体的， 本发明可以按照如下 具体步骤实施： [0007]S1、 将可溶性钠盐和富锂锰基正极材料的金属盐按照富锂锰基正极材料的元素组 成比例配制金属盐溶 液； [0008]S2、 根据所述金属盐溶 液中金属离 子的摩尔量配制柠檬酸溶 液； [0009]S3、 将所述金属盐溶液和所述柠檬酸溶液混合均匀， 得到混合溶液； 向所述混合溶 液中加入氨水调节混合溶 液的pH至6.5～7.5； [0010]S4、 加热混合溶 液使水分蒸发， 直至得到 浅绿色凝胶状物质； [0011]S5、 将所述浅绿色凝胶 状物质置于真空干燥装置中干燥至含水量不大于2％， 得到 干燥料； [0012]S6、 对所述干燥料进行煅烧， 获得Na掺杂锂离 子富锂锰基正极材 料； [0013]S7、 对所述 Na掺杂锂离 子富锂锰基正极材 料进行预烧， 得到预烧料； [0014]S8、 用无水乙醇将Nb氧化物溶解， 得到溶解料；说　明　书 1/5 页 3 CN 114702082 A 3