CN102659184B - 一种固溶体材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固溶体材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，其可解决现有的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料和由其制备的锂离子电池的首次库伦效率低或比容量低、循环性能差的问题。本发明的固溶体材料的制备方法包括共沉淀制备镍锰前驱体步骤、前驱体预处理步骤、固相合成步骤。本发明通过选取适当的工艺参数获得了性能优良的固溶体材料，从而使该材料和由其制备的锂离子电池的首次库伦效率高、比容量高和循环性能优良。本发明的固溶体材料是由上述方法制备的。本发明的锂离子电池包括上述固溶体材料。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池。
背景技术
随着各种便携式电子产品和通讯工具的迅速发展，电池作为重要的电能供应装置和存储装置而受到各国科研人员的关注。锂离子电池作为电池的一种以其优越的性能得到了广泛的应用。现代社会对锂离子电池的能量、功率等方面的要求也越来越高，一般的锂离子电池的正极材料（例如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4）越来越不能满足人们对高容量、高能量密度电子产品的需求。层状富锂正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Co，Ni0.5Mn0.5，Cr，Ni1/3Co1/3Mn1/3，Fe…)是一种α-NaFeO2型固溶体材料，由层状的Li2MnO3和LiMO2(M=Co，Ni0.5Mn0.5，Fe…)形成，该材料以其特有的高比容量（200~300mAh/g）成为当今锂离子电池正极材料的研究热点。
虽然上述层状材料具有优良的电化学性能，但是，该类层状材料的主要问题是：在首次充电到4.5V以上时会发生不可逆的电化学反应：xLi2Mn O3·(1-x)MO2→xMnO2·(1-x)MO2+xLi2O；在充电小于4.5V时发生可逆脱锂反应：xLi2MnO3·(1-x)LiMO2→xLi2MnO3·(1-x)MO2+(1-x)Li。换句话说，该类层状材料中的锂离子以Li2O的形式从晶胞中脱出，放电时这部分锂离子无法全部再嵌入到原有晶胞中，导致该类层状材料具有较大的首次不可逆容量，首次库伦效率较低。另外，该类层状材料的循环稳定性差、导电性能不好，倍率性能差。
而尖晶石结构的材料LiNi0.5Mn1.5O4具有非常适合锂离子进出的三维脱嵌通道结构，首次库仑效率高、倍率性能好；在该材料中，由于化学电中性的要求，锰全部成为+4价，镍成为+2价，这样就杜绝了由于+3价的锰存在所导致的容量衰减问题，具有良好的循环稳定性；另一方面，镍的加入使锂离子脱嵌/嵌入的电位升高，在以金属锂为对电极情况下，具有4.7V左右的充放电平台；该类材料还具有导电性能好等优点。
通过将上述两类材料结合获得性能更加优良的固溶体材料成为当前研究热点，但现有技术的制备的固溶体0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料不能很好地使两类材料进行优缺点互补而获得性能更加优良的材料。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术方法制得的0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料和由其制备的锂离子电池的首次库伦效率低或比容量低、循环性能差的问题，提供一种0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，包括：
1）共沉淀制备镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4步骤
按物质的量比例Ni︰Mn=1︰3配制镍前驱体和锰前驱体的混合物水溶液，向混合物水溶液中加入碱性pH值调节剂，将pH值控制在10.1~10.5，得到镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4；
2）镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理步骤，其包括下列两种过程中的任意一种：
按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=（4.08～4.24）︰1︰3将锂源和镍锰前驱体混料得固体混合物，粉碎，得到粉碎混合物；在含氧气氛下，以0.5~10℃/min的升温速度加热到400~600℃，保温烧结2~12h，得预处理后的镍锰前驱体；或
将镍锰前驱体在含氧气氛下，以0.5~10℃/min的升温速度加热到400~600℃，保温烧结2~12h，得到镍锰氧化物，然后按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=（4.08～4.24）︰1︰3将锂源和所述镍锰氧化物混料得固体混合物，粉碎，得到预处理后的镍锰前驱体；
3）固相合成步骤：
将步骤2）所得的预处理后的镍锰前驱体在含氧气氛下，以0.5~10℃/min的升温速度加热到800~950℃，煅烧2~24h，自然降温至室温，即得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
优选的是，所述含氧气氛为空气气氛或纯氧气氛。
优选的是，所述的粉碎为球磨粉碎或研磨粉碎。
进一步优选的是，所述的球磨粉碎为湿法球磨，所述湿法球磨包括：将乙醇与固体混合物按1︰（1~1.3）mL/g的比例混合，以300~650r/min的转速球磨2~16h。
优选的是，所述的镍前驱体为硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或几种。
优选的是，所述的锰前驱体为硝酸锰、醋酸锰、硫酸锰、氯化锰中的一种或几种。
优选的是，所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、氧化锂中的一种或几种。
优选的是，所述的碱性pH值调节剂为NaOH溶液或KOH溶液。
本发明通过选取适当的工艺参数获得了兼具两类材料优点的性能优良的0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料，从而使该材料和由其制备的锂离子电池的首次库伦效率高、比容量高和循环性能优良。
本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料首次库伦效率低或比容量低、循环性能差的问题，提供一种首次库伦效率高、比容量高和循环性能优良的0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料，其是通过上述方法制备的。
由于本发明的0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料是通过上述方法制备的，其首次库伦效率高、比容量高和循环性能优良。
本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的由0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料制备的锂离子电池首次库伦效率低或比容量低、循环性能差的问题，提供一种首次库伦效率高、比容量高和循环性能优良的锂离子电池。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种锂离子电池，其正极含有上述的0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
由于本发明的锂离子电池的正极含有上述0.5LiNi0.5Mn1..5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料，故其首次库伦效率高、比容量高和循环性能优良。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的放电循环性能曲线。
图2为本发明实施例1所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料在不同充放电倍率下的放电循环性能曲线。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，包括：
步骤1.共沉淀制备镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4
按物质的量比例Ni︰Mn=1︰3配制醋酸镍和硝酸锰的混合物水溶液，在搅拌状态下，向混合溶液中滴加摩尔浓度为2M的NaOH溶液，将混合溶液的pH值控制在10.2左右，以保证Ni2+、Mn2+沉淀完全，静置2h后，抽滤、洗涤三次、110℃干燥12h得到前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4。
步骤2.镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理
按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=4.1︰1︰3将硝酸锂和碳酸锂(两者的物质的量比例为1︰1)，前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4混料得固体混合物，其中Li稍微过量是为了弥补后续高温过程中锂的少量挥发损失；并按乙醇与固体混合物的比例为1.2mL/g加入球磨机，以400r/min的转速球磨13h，得粉碎混合物。将粉碎混合物取出干燥，然后在纯氧气氛下，以0.5℃/min的升温速度加热到400℃，保温烧结5h，得预处理后的镍锰前驱体。
步骤3.固相合成
在空气气氛下，以10℃/min的升温速度加热到800℃，煅烧2h；最后自然降温至室温，即得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
可选的，可继续用所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料制备实验电池用极片和测试电池。
制备实验电池用极片的过程为：将0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2正极材料与导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）按照质量比8︰1︰1混合均匀，用NMP（1-甲基-2-吡咯烷酮）将此混合物调制成浆料，均匀涂覆于铝箔上，放入烘箱中，在80℃下烘干1h，取出冲成极片，在85℃下真空干燥12h，进行压片，在85℃下真空干燥12h，制得实验电池用极片。
制备测试电池的过程为：以上述制备的极片为正极，以锂片为对电极，电解液为浓度为1.5mol/L的LiPF6的溶液，其溶剂为EC（乙基碳酸酯）+DMC（二甲基碳酸酯），其中EC（乙基碳酸酯）和DMC（二甲基碳酸酯）的体积比为1︰1，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成CR2025型扣式电池，充放电截至电压为2.0~4.8V。充放电循环设置为：第1~5次充放电电流为0.1C，第6~45次充放电电流为0.2C（1C=230mA/g）。倍率性能测试设置：充电电流为0.1C，放电电流分别为0.1C、0.2C、0.5C、1C，每个倍率循环5次。
本实施例制备的材料的放电循环测试数据见表1。
如图1所示，本实施例制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料放电循环性能良好。
如图2所示，本实施例制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料在不同充放电倍率下放电循环性能良好。
实施例2
本实施例提供一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法：
步骤1.共沉淀制备镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4
按物质的量比例Ni︰Mn=1︰3配制硝酸镍和醋酸镍(两者的物质的量比例为1︰1)，硫酸锰的混合物水溶液，在搅拌状态下，向混合溶液中滴加摩尔浓度为2M的NaOH溶液，将混合溶液的pH值控制在10.5左右，以保证Ni2+、Mn2+沉淀完全，静置2h后，抽滤、洗涤三次、110℃干燥12h得到前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4。
步骤2.镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理
将步骤1）所得前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4的干燥，在空气气氛下烧结，以10℃/min的升温速度加热到600℃，保温烧结2h，得到镍锰氧化物Ni0.5Mn1.5O4，然后按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=4.24︰1︰3将碳酸锂和该镍锰氧化物混料得固体混合物，其中Li稍微过量是为了弥补后续高温过程中锂的少量挥发损失；并按乙醇与固体混合物的比例为1mL/g加入球磨机，以500r/min的转速球磨10h，得粉碎混合物。
步骤3.固相合成
将步骤2得到的粉碎混合物取出干燥，然后在纯氧气氛下烧结，以0.5℃/min的升温速度加热到950℃，煅烧12h；最后自然降温至室温，即得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
可选的，可继续用所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料制备实验电池用极片和测试电池。
制备实验电池用极片和测试电池方法与实施例1中的方法相同。
本实施例制备的材料的放电循环测试数据见表1。
实施例3
本实施例提供一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，包括：
步骤1.共沉淀制备镍锰前驱体Ni0.5Mn15(OH)4
按物质的量比例Ni︰Mn=1︰3配制硫酸镍，氯化锰和硫酸锰(两者的物质的量比例为1︰1)的混合物水溶液，在搅拌状态下，向混合溶液中滴加摩尔浓度为2M的KOH溶液，将混合溶液的pH值控制在10.1左右，以保证Ni2+、Mn2+沉淀完全，静置2h后，抽滤、洗涤三次、110℃干燥12h得到前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4。
步骤2.镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理
按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=4.08︰1︰3将醋酸锂和前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4混料得固体混合物，其中Li稍微过量是为了弥补后续高温过程中锂的少量挥发损失；并按乙醇与固体混合物的比例为1.3mL/g加入球磨机，以300r/min的转速球磨16h，得粉碎混合物。将粉碎混合物取出干燥，然后在空气气氛下，以4℃/min的升温速度加热到550℃，保温烧结8h，得预处理后的镍锰前驱体。
步骤3.固相合成
在空气气氛下，以6℃/min的升温速度加热到850℃，煅烧24h；最后自然降温至室温，即得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
可选的，可继续用所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料制备实验电池用极片和测试电池。
制备实验电池用极片和测试电池方法与实施例1中的方法相同。
本实施例制备的材料的放电循环测试数据见表1。
实施例4
本实施例提供一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法：
步骤1.共沉淀制备镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4
按物质的量比例Ni︰Mn=1︰3配制醋酸镍和醋酸锰的混合物水溶液，在搅拌状态下，向混合溶液中滴加摩尔浓度为2M的NaOH溶液，将混合溶液的pH值控制在10.4左右，以保证Ni2+、Mn2+沉淀完全，静置2h后，抽滤、洗涤三次、110℃干燥12h得到前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4。
步骤2.镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理
将步骤1）所得前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4的干燥，在纯氧气氛下烧结，以1℃/min的升温速度加热到500℃，保温烧结12h，得到镍锰氧化物Ni0.5Mn1.5O4，然后按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=4.14︰1︰3将氢氧化锂和该镍锰氧化物混料得固体混合物，其中Li稍微过量是为了弥补后续高温过程中锂的少量挥发损失；并按乙醇与固体混合物的比例为1.3mL/g加入球磨机，以600r/min的转速球磨2h，得粉碎混合物。
步骤3.固相合成
将步骤2得到的粉碎混合物取出干燥，然后在纯氧气氛下烧结，以8℃/min的升温速度加热到900℃，煅烧4h；最后自然降温至室温，即得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
可选的，可继续用所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料制备实验电池用极片和测试电池。
制备实验电池用极片和测试电池方法与实施例1中的方法相同。
本实施例制备的材料的放电循环测试数据见表1。
实施例5
本实施例提供一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，包括：
步骤1.共沉淀制备镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4
按物质的量比例Ni︰Mn=1︰3配制氯化镍和硝酸锰的混合物水溶液，在搅拌状态下，向混合溶液中滴加摩尔浓度为2M的KOH溶液，将混合溶液的pH值控制在10.3左右，以保证Ni2+、Mn2+沉淀完全，静置2h后，抽滤、洗涤三次、110℃干燥12h得到前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4。
步骤2.镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理
按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=4.17︰1︰3将氧化锂和前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4混料得固体混合物，其中Li稍微过量是为了弥补后续高温过程中锂的少量挥发损失；并按乙醇与固体混合物的比例为1mL/g加入球磨机，以650r/min的转速球磨7h，得粉碎混合物。将粉碎混合物取出干燥，然后在空气气氛下，以7℃/min的升温速度加热到400℃，保温烧结3h，得预处理后的镍锰前驱体。
步骤3.固相合成
在空气气氛下，以4℃/min的升温速度加热到880℃，煅烧18h；最后自然降温至室温，即得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
可选的，可继续用所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料制备实验电池用极片和测试电池。
制备实验电池用极片和测试电池方法与实施例1中的方法相同。
本实施例制备的材料的放电循环测试数据见表1。
实施例6
本实施例提供一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法：
步骤1.共沉淀制备镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4
按物质的量比例Ni︰Mn=1︰3配制硝酸镍和氯化锰的混合物水溶液，在搅拌状态下，向混合溶液中滴加摩尔浓度为2M的NaOH溶液，将混合溶液的pH值控制在10.1左右，以保证Ni2+、Mn2+沉淀完全，静置2h后，抽滤、洗涤三次、110℃干燥12h得到前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4。
步骤2.镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理
将步骤1）所得前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4的干燥，在空气气氛下烧结，以2℃/min的升温速度加热到400℃，保温烧结10h，得到镍锰氧化物Ni0.5Mn1.5O4，然后按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=4.2︰1︰3将碳酸锂和该镍锰氧化物混料得固体混合物，其中Li稍微过量是为了弥补后续高温过程中锂的少量挥发损失；研磨得粉碎混合物。
步骤3.固相合成
将步骤2得到的粉碎混合物取出干燥，然后在纯氧气氛下烧结，以2℃/min的升温速度加热到930℃，煅烧8h；最后自然降温至室温，即得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
可选的，可继续用所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料制备实验电池用极片和测试电池。
制备实验电池用极片和测试电池方法与实施例1中的方法相同。
本实施例制备的材料的放电循环测试数据见表1。
本发明实施例所制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的放电循环测试数据见表１，从该表可知，该材料的首次库伦效率高、比容量高和循环性能良好。
表1本发明实施例所制备的固溶体材料放电循环测试数据和首次库仑效率数据表
需要说明的是，如上述各实施例所述，在镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理步骤中，可以先对镍锰前驱体进行烧结然后再与锂源混合，或者也可以先将镍锰前驱体与锂源混合后再进行烧结，只要保证对镍锰前驱体进行过烧结即可，这两种方法对最终得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的性质没有根本性影响。
显然，上述各实施例的制备方法还可进行许多公知的变化；例如：镍前驱体、锰前驱体、锂源也可选择其它公知的化合物；粉碎也可采用除研磨粉碎和球磨粉碎之外的其它公知方式进行；球磨粉碎可为使用除乙醇外其它球磨剂的湿磨；碱性pH值调节剂可为除NaOH溶液、KOH溶液以外的其它能够实现本发明目的的公知试剂。
实施例7
本实施例提供一种由上述方法制备的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
实施例8
本实施例提供一种正极含有上述0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的锂离子电池，当然该锂离子电池还包括其它必要的组件例如，负极、隔膜、电解液和外壳等，这里不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，其特征在于，包括：
1）共沉淀制备镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4步骤
按物质的量比例Ni︰Mn=1︰3配制镍前驱体和锰前驱体的混合物水溶液，向混合物水溶液中加入碱性pH值调节剂，将pH值控制在10.1~10.5，得到镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4；
2）镍锰前驱体Ni0.5Mn1.5(OH)4预处理步骤，其包括下列两种过程中的任意一种：
按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=（4.08～4.24）︰1︰3将锂源和镍锰前驱体混料得固体混合物，粉碎，得到粉碎混合物；在含氧气氛下，以0.5~10℃/min的升温速度加热到400~600℃，保温烧结2~12h，得预处理后的镍锰前驱体；或
将镍锰前驱体在含氧气氛下，以0.5~10℃/min的升温速度加热到400~600℃，保温烧结2~12h，得到镍锰氧化物，然后按物质的量比例Li︰Ni︰Mn=（4.08～4.24）︰1︰3将锂源和所述镍锰氧化物混料得固体混合物，粉碎，得到预处理后的镍锰前驱体；
3）固相合成步骤：
将步骤2）所得的预处理后的镍锰前驱体在含氧气氛下，以0.5~10℃/min的升温速度加热到800~950℃，煅烧2~24h，自然降温至室温，即得到0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
2.如权利要求1所述的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，其特征在于，所述含氧气氛为空气气氛或纯氧气氛。
3.如权利要求1所述的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，其特征在于，所述的粉碎为球磨粉碎或研磨粉碎。
4.如权利要求3所述的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，其特征在于，所述的球磨粉碎为湿法球磨，所述湿法球磨包括：将乙醇与固体混合物按1︰（1~1.3）mL/g的比例混合，以300~650r/min的转速球磨2~16h。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，其特征在于，所述的镍前驱体为硝酸镍、醋酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或几种。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，其特征在于，所述的锰前驱体为硝酸锰、醋酸锰、硫酸锰、氯化锰中的一种或几种。
7.如权利要求1至4中任意一项所述的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，其特征在于，所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、氧化锂中的一种或几种。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料的制备方法，其特征在于，所述的碱性pH值调节剂为NaOH溶液或KOH溶液。
9.一种0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料，其特征在于，其是通过权利要求1~8中任意一项所述的方法制备的。
10.一种锂离子电池，其特征在于，其正极含有权利要求9所述的0.5LiNi0.5Mn1.5O4·0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.5Mn0.5O2材料。
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