一种富锂锰基材料及其制备方法和应用

1.一种富锂锰基材料，其特征在于，该富锂锰基材料含有基体以及包覆在所述基体表面的包覆层；所述基体中含有化学式为Li 1.2+x [(Mn a Co b Ni c M 1-a-b-c ) 1-d M′ d ] 0.8-x O 2 的物质，所述包覆层中含有化学式为Na u [Li v (Mn a Co b Ni c M 1-a-b-c ) γ M′ 1-v-γ ]O 2 的物质，其中，-0.2≤x≤0.3，0.5≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤d≤0.1，0.4≤u<5/6，0≤v≤0.5，0.5≤γ≤1，M和M'各自独立地选自Al、B、Ba、Ce、Cr、Cu、Fe、K、La、Mg、Mo、Na、Nb、Os、Pr、Re、Ru、Sc、Sr、Sm、Ta、Ti、V、W、Y、Yb、Zn、Zr中的至少一种元素；在所述富锂锰基材料中，所述包覆层的厚度为10-100nm。 2.根据权利要求1所述的富锂锰基材料，其中，所述富锂锰基材料的中值粒径D 50 为5-15μm。 3.根据权利要求1或2所述的富锂锰基材料，其中，所述富锂锰基材料的比表面积为0.2-8m 2 /g，所述富锂锰基材料的振实密度为1.4-2.0g/cm 3 。 4.一种制备富锂锰基材料的方法，其特征在于，该方法包括：将富锂锰基前驱体材料与组分A中的各组分进行烧结，得到富锂锰基材料，所述组分A中含有锂盐、钠盐，并且所述组分A中还含有第一掺杂剂，所述第一掺杂剂中含有元素M′；所述富锂锰基前驱体材料选自化学式为Mn a Co b Ni c M 1-a-b-c (OH) 2 和Mn a Co b Ni c M 1-a-b-c CO 3 中的至少一种物质；其中，0.5≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，M和M'各自独立地选自Al、B、Ba、Ce、Cr、Cu、Fe、K、La、Mg、Mo、Na、Nb、Os、Pr、Re、Ru、Sc、Sr、Sm、Ta、Ti、V、W、Y、Yb、Zn、Zr中的至少一种元素；所述第一掺杂剂的用量与所述富锂锰基前驱体材料和所述第一掺杂剂的用量之和的摩尔比为0-0.1：1；所述锂盐的用量与所述富锂锰基前驱体材料和所述第一掺杂剂的用量之和的摩尔比为1.0-1.6：1，所述钠盐的用量与所述锂盐的用量的摩尔比为0.005-0.3：1，且所述第一掺杂剂的用量以其中含有的M′元素计，所述富锂锰基前驱体材料的用量以其中含有的Mn、Co、Ni、M元素和计，所述锂盐的用量以其中含有的Li元素计，所述钠盐的用量以其中含有的Na元素计。 5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述烧结的条件包括：在含氧气氛或氮气气氛中进行，从室温升温到300-600℃，保温0-6h进行第一烧结，然后继续升温到650-1000℃，保温4-20h进行第二烧结。 6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述锂盐选自碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、硝酸锂、硫酸锂中的至少一种。 7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述钠盐选自碳酸钠、碳酸氢钠、草酸钠、醋酸钠、柠檬酸钠、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氢氧化钠中的至少一种。 8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一掺杂剂选自含有元素M′的氧化物、含有元素M′的磷酸盐、含有元素M′的氟化物和含有元素M′的碳酸盐中的至少一种。 9.根据权利要求4-8中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括通过以下步骤制备所述富锂锰基前驱体材料：在溶剂存在下，将组分B中的各组分进行共沉淀反应，得到所述富锂锰基前驱体材料，其中，所述组分B中含有锰盐、沉淀剂和络合剂，并且所述组分B中还含有镍盐、钴盐和第二掺杂剂中的至少一种，所述第二掺杂剂中含有元素M。 10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。 11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述络合剂选自氨水、水杨酸、硫酸铵、氯化铵中的至少一种。 12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二掺杂剂选自含有元素M的氧化物、含有元素M的磷酸盐、含有元素M的氟化物和含有元素M的碳酸盐中的至少一种。 13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述共沉淀反应的条件包括：在反应釜中进行，温度为20-60℃，pH值为7-12，搅拌转速为300-1000rpm，反应时间为10-30h。 14.由权利要求 4-13中任意一项所述的方法制备得到的富锂锰基材料。 15.根据权利要求14所述的富锂锰基材料，其中，所述富锂锰基材料包括基体以及包覆在所述基体表面的包覆层，所述基体中含有化学式为Li 1.2+x [(Mn a Co b Ni c M 1-a-b-c ) 1-d M′ d ] 0.8- x O 2 的物质，所述包覆层中含有化学式为Na u [Li v (Mn a Co b Ni c M 1-a-b-c ) γ M′ 1-v-γ ]O 2 的物质，其中，-0.2≤x≤0.3，0.5≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤d≤0.1，0.4≤u<5/6，0≤v≤0.5，0.5≤γ≤1，M和M'各自独立地选自Al、B、Ba、Ce、Cr、Cu、Fe、K、La、Mg、Mo、Na、Nb、Os、Pr、Re、Ru、Sc、Sr、Sm、Ta、Ti、V、W、Y、Yb、Zn、Zr中的至少一种元素；在所述富锂锰基材料中，所述包覆层的厚度为10-100nm。 16.根据权利要求14所述的富锂锰基材料，其中，所述富锂锰基材料的中值粒径D 50 为5-15μm。 17.根据权利要求14-16中任意一项所述的富锂锰基材料，其中，所述富锂锰基材料的比表面积为0.2-8m 2 /g，所述富锂锰基材料的振实密度为1.4-2.0m 3 /g。 18.权利要求1-3和14-17中任意一项所述的富锂锰基材料在锂离子电池中的应用。