[發明專利]一種共摻雜富鋰復合正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310436061.8
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103441265A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 顧海濤;王可;解晶瑩;謝朝香;宋縉華
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

1.一種共摻雜富鋰復合正極材料，其特征在于，該正極材料的通式為：?Li_1+aMe_bM_1-a-bO_2-cX_c；其中M為Mn,?Ni,?Co,?Al,?Cr，Mg，Ca，Zr，Ti，Zn，Fe的任意一種，Me為Na、K的任意一種，X為F、Cl的任意一種，且0≤a≤0.3，0<b≤0.2，0<c≤0.2。

2.?如權利要求1所述的共摻雜富鋰復合正極材料，其特征在于，所述的正極材料為堿金屬離子和非金屬鹵素離子共摻雜的層狀復合結構。

3.?一種如權利要求1或2所述的共摻雜富鋰復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的方法包含：

步驟1，將含有金屬離子的可溶性化合物溶于去離子水中，配制成濃度為0.05~2mol/L的金屬離子溶液；

步驟2，用去離子水配制濃度為0.1~1mol/L的分散劑溶液，待分散劑完全溶解后，加入含有碳酸根或碳酸氫根以及摻雜堿金屬離子的可溶性鹽，使鹽的濃度為0.05~2?mol/L，攪拌均勻，獲得分散劑與鹽的混合溶液，即沉淀劑溶液；

步驟3，在室溫到90℃條件下，將步驟2的沉淀劑溶液滴加到不斷攪拌的步驟1所得的金屬離子溶液中，攪拌速度為100~1000rmp，沉淀劑溶液滴加至金屬離子完全沉淀，反應時間2~24h，獲得的沉淀為含堿金屬離子摻雜的碳酸鹽前軀體，通過調節前驅體的清洗次數來控制堿金屬離子含量；

步驟4，將所述的含堿金屬離子摻雜的碳酸鹽前軀體與按化學計量比計1~1.5倍用量的鋰鹽以及含有非金屬鹵素離子的化合物混合，球磨，經700℃~1000℃溫度范圍進行熱處理，保溫時間1~40?h，獲得所述的共摻雜富鋰復合正極材料。

4.?如權利要求3所述的共摻雜富鋰復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟4還包含：先將含堿金屬離子碳酸鹽前軀體在400℃~800℃溫度范圍進行熱處理，保溫時間1~12?h，得到含堿金屬離子氧化物前軀體；然后再將該含堿金屬離子氧化物前驅體與鋰鹽以及含有非金屬鹵素離子的化合物混合，球磨，經700℃~1000℃溫度范圍進行熱處理，保溫時間1~40?h，獲得共摻雜富鋰復合正極材料。

5.?如權利要求3所述的共摻雜富鋰復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟1所述的含有金屬離子的可溶性化合物為含有錳、鎳及鈷的硫酸鹽、硝酸鹽、鹽酸鹽或乙酸鹽中的任意一種或幾種的混合。

6.?如權利要求3所述的共摻雜富鋰復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2所述的摻雜堿金屬離子的可溶性鹽為含Na或K的碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物或乙酸鹽中的任意一種或幾種的混合。

7.?如權利要求6所述的共摻雜富鋰復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2所述的分散劑為非離子型分散劑或陰離子型分散劑。

8.?如權利要求3所述的共摻雜富鋰復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟4所述的鋰鹽為碳酸鋰、氫氧化鋰、乙酸鋰或草酸鋰中的任意一種或幾種的混合。

9.?如權利要求8所述的共摻雜富鋰復合正極材料的制備方法，其特征在于，步驟4所述的含有非金屬鹵素離子的化合物為氟化銨、氯化銨、氟化鋰或氯化鋰中的任意一種或幾種的混合。