(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 202211121649.X (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 冯金奎　张煜婵　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 郑平 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 4/131(2010.01) H01M 4/1391(2010.01)H01M 10/0525(2010.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种锂离子电池改性富锂锰基正极的制备 方法与应用 (57)摘要 本发明属于锂离子电池技术领域， 尤其涉及 了一种利用高电子和离子电导率且结构稳定的 MXene改性富锂锰基正极来提高其循环性能的锂 离子电池及其制备方法与应用。 所述的方法如 下： MXene利用CTAB的静电吸附作用稳定的包覆 在富锂锰基颗粒表面。 MXene具有高的电子和离 子电导率 从而提高的富锂锰基的导离子性； 并且 MXene表面丰富的端基于电解液具有相容性和稳 定的结构使其隔离的富锂锰基与电解液之前发 生副反应。 制备的正极材料 组成电池 具有循环性 好， 高能量密度和制备简单， 利于规模化生产等 优点。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115411250 A 2022.11.29 CN 115411250 A 1.一种锂离 子电池改性 富锂锰基正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括： 将富锂锰基粉末与十六烷基三甲基溴化铵CTAB粉末在溶剂中混合均匀， 得到富锂锰基 的水溶液； 将MXene分散液加入到富锂锰基的水 溶液， 收集沉淀、 抽滤、 洗涤、 干燥， 即得。 2.如权利要求1所述的锂离子电池改性富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于， MXene为Ti2C3、 Nb2C、 V2C、 V4C3、 Mo2C中的一种或多种的混合物。 3.如权利要求1所述的锂离子电池改性富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于， MXene包覆量 为富锂锰基的1％ ‑30％。 4.如权利要求1所述的锂离子电池改性富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于， 所 述MXene分散液中， MX ene的质量分数为2％～ 20％。 5.如权利要求1所述的锂离子电池改性富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于， 将 MXene分散液滴加到富锂锰基的水 溶液。 6.如权利要求1所述的锂离子电池改性富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于， 所 述富锂锰基粉末与CTAB粉末在水中混合24～32h 。 7.权利要求1 ‑6任一项所述的方法制备的锂离 子电池改性 富锂锰基正极材 料。 8.一种MXene改性富锂锰基正极， 其特征在于， 将权利要求7所述的锂离子电池改性富 锂锰基正极材 料与导电剂， 粘结剂混合均匀， 涂覆在集 流体上， 烘干， 即得。 9.一种锂离 子电池， 其特 征在于， 包括： 权利要求8所述的正极、 电解液， 锂负极和隔膜； 或， 所述电解液为脂类电解液或醚类电解液； 或， 所述隔膜选自PE隔膜、 P P隔膜、 玻璃纤维隔膜； 或， 金属锂负极为锂箔、 锂片、 锂块、 锂 粉、 锂带、 锂合金中的任意 一种。 10.权利要求7所述的锂离子电池改性富锂锰基正极材料在制备正极、 锂电池以及电动 车中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115411250 A 2一种锂离 子电池改性富锂锰基正极的制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明属于锂电池技术领域， 具体涉及一种锂离子电池MXene修饰富锂锰基正极 的制备方法与应用。 背景技术 [0002]公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解， 而不必然 被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技 术。 [0003]在过去的几十年里， 锂离子电池作为最有潜力的商用储能系统受到了广泛的关 注。 随着多种电子器件、 电动汽车和电动工具的快速发展， 需要获取高容量的正极材料， 且 需要较长的循环寿命和较高的能量密度。 然而， 正极材料 的比容量成为影响锂离子电池能 量密度的主要障碍。 到目前为止， 与锰酸锂、 三元和磷酸铁锂等多种正极材料相比， 富锂锰 基正极材料具有更高的比容量(>250mAh  g‑1)、 更低的成本和更高的电压范围， 因此是一个 突出的候选材 料。 [0004]然而， 富锂锰基正极材料的商业化应用仍面临着一些障碍， 如库 仑效率低、 倍率性 能和循环稳定性差。 造成这些问题的原因是第一次充电过程中锂离子和O离子的不可逆释 放导致了低库伦效率； (2)过渡金属占据在Li位点导致层状尖晶石相变； (3)晶格氧的释放 (析氧反应)及其与电解质进一步反应， 诱导电解质和富锂锰基正极分解； (4)富锂锰基的电 子/离子电导率相对较低。 [0005]目前， 针对富锂锰基正极材料的问题， 提出了多种解决办法如优化材料合成方法、 形貌控制、 离子掺杂表 面改性、 改性电解质、 多功能分离器设计等。 特别地， 表 面改性是一种 有效的方法， 合 成过程简单， 能明显提高电化学性能。 目前已有多种涂层材料用于改性富锂 锰基表面， 包括氟化物、 氧化物和磷化体。 [0006]MXene作为一种新型的二维柔性材料， 因其导电率高、 柔韧性好、 亲水性好等特点， 在各个领域得到了广泛的关注和 应用。 但目前尚无采用MXene对富锂锰基正极材料进行表 面改性的研究。 [0007]论文 《富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的制备及电化学性能调控研究》 采用研磨混合法制备了Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2复合材料。 但发明人研究发现： 现有的研磨 混合法改善富锂 锰基只是普通的混合两种物质， MXene充当的导电剂的作用， 并不能从结构 上改善富锂锰基的性能。 发明内容 [0008]针对现有技术中存在的技术问题， 本发明提供一种锂离子电池MXene修饰富锂锰 基正极的制备方法与应用。 具有柔性， 高电子和离子电导率的MXene利用静电吸附作用均匀 的包覆在富锂锰基颗粒表面， 有效的提高的正极材料 的电子及离子电导率， 并且有效地隔 绝了其与电解液之间的副反应， 从而 使其具有优良电化学 稳定性。说　明　书 1/6 页 3 CN 115411250 A 3