一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料及其制备方法

技术特征：
1.一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料，其特征在于：所述材料的化学式为xli2mno3·
(1-x)limo
2-y
s
y
，m为过渡金属中ni、co、mn中的一种或多种；0＜x＜1，0.005＜y＜0.05；所述材料以富锂锰基层状正极材料为基体，基体表面自内而外依次为s阴离子掺杂层和含有氧空位的尖晶石层，所述含有氧空位的尖晶石层的厚度为3nm～7nm。2.如权利要求1所述的一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料，其特征在于：0.01＜y＜0.03。3.一种如权利要求1或2所述的硫注入诱导尖晶石和氧空位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：(1)将单质硫粉溶解于无水乙醇中得到溶液a；将富锂锰基正极材料加入无水乙醇中得到悬浊液b；将溶液a加入悬浊液b中，超声分散均匀，得到混悬液，固液分离后，固体干燥，得到混合粉末；其中，单质硫粉的用量为富锂锰基正极材料摩尔量的0.1％～5％；(2)将所述混合粉末放入惰性气体氛围的密封容器中，100℃～500℃下煅烧1h～10h，得到煅烧材料；(3)将所述煅烧材料放入cs2浸渍10min～20min，固液分离后，去除固体表面残留的cs2，放入惰性气体氛围的密封容器中，100℃～300℃下煅烧1h～5h，煅烧结束后，得到一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料。4.如权利要求3所述的一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，单质硫粉的用量为富锂锰基正极材料摩尔量的2％～3％。5.如权利要求3所述的一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，煅烧温度为200℃～300℃，煅烧时间为4h～8h，升温速率为1℃/min～4℃/min。6.如权利要求3所述的一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述煅烧材料与cs2的用量比为0.05g～0.1g:1ml。7.如权利要求3所述的一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，去除固体表面残留cs2时，采用通风静置30min以上的方式。8.如权利要求3所述的一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，煅烧温度为150℃～200℃，煅烧时间为2h～3h，升温速率为1℃/min～4℃/min。9.如权利要求3所述的一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，单质硫粉的用量为富锂锰基正极材料摩尔量的2％～3％；步骤(2)中，煅烧温度为200℃～300℃，煅烧时间为4h～8h，升温速率为1℃/min～4℃/min；步骤(3)中，所述煅烧材料与cs2的用量比为0.05g～0.1g:1ml；去除固体表面残留cs2时，采用通风静置30min以上的方式；煅烧温度为150℃～200℃，煅烧时间为2h～3h，升温速率为1℃/min～4℃/min。10.一种锂离子电池，所述电池的正极材料采用如权利要求1或2所述的一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料。

技术总结
本发明涉及一种硫注入诱导尖晶石和氧空位的富锂锰基正极材料及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。所述材料以富锂锰基层状正极材料为基体，基体表面自内而外依次为S阴离子掺杂层和含有氧空位的尖晶石层，所述含有氧空位的尖晶石层的厚度为3nm～7nm。制备时，首先将硫粉与富锂锰基正极材料的混合粉末在惰性气体氛围中进行煅烧，表面沉积的硫的同时诱导原位生成尖晶石和含氧空位表面，之后采用CS2处理并煅烧后得到。所述材料表面的S阴离子掺杂层和含有氧空位的尖晶石层可有效保护循环过程中的界面不受副反应的破坏，并且具有3D离子通道的尖晶石结构有利于界面锂离子传输，氧空位的生成有利于减少晶格氧释放以稳定材料晶体结构。晶体结构。晶体结构。


技术研发人员：陈来 苏岳锋 赵佳雨 董锦洋 郝佳男 李文博 卢赟 李宁 曹端云 黄擎 吴锋
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2022.08.24
技术公布日：2022/11/11