[發明專利]一種富鋰錳基正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410150529.1
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103915615A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 鐘盛文;劉熙林
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征是，其步驟如下：

（1）將可溶性鎳、錳、鈷鹽按摩爾比(x-y/2)/(x+(2-x)/3):[(2-x)/3-y/2]/(x+(2-x)/3):y/(x+(2-x)/3)溶于去離子水中，配制成金屬離子總濃度為0.1～3mol/L的混合溶液，其中0＜x＜0.5，0≤y≤0.15；

（2）配制堿溶液或堿與氨水的混合溶液，堿溶液濃度為0.1～6mol/L；堿與氨水的混合溶液中堿的濃度為0.1～6mol/L，氨水濃度為0.05～3mol/L；

（3）在反應釜中加入占反應釜總容積20%～30%的去離子水，將（1）中配制的鎳、錳、鈷鹽的混合溶液和（2）中配制的堿溶液或堿與氨水的混合溶液分別同時均勻連續地泵入到反應釜中，并對反應釜內的物料進行加熱攪拌，控制反應釜內反應體系的溫度、反應pH值，進行共沉淀反應，反應結束后將沉淀產物進行過濾、洗滌、烘干，得到前驅體[Ni_{(x-y/2)/(x+(2-x)/3)}Co_{y/(x+(2-x)/3)}Mn_{((2-x)/3-y/2)/(x+(2-x)/3)}](OH)₂；

（4）將（3）中制備的前驅體與鋰的化合物按鋰的摩爾數與鎳、錳、鈷總摩爾數之比為[(1+(1-2x)/3)/(x+(2-x)/3)+z]:1混合均勻，其中0＜x＜0.5，0≤y≤0.1，0≤z≤0.1；將混合好的粉料進行壓實，然后在高溫下進行燒結，得到富鋰錳基正極材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，所述可溶性鎳鹽是硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳、乙酸鎳中的一種；可溶性錳鹽是硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、乙酸錳中的一種；可溶性鈷鹽是硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷、乙酸鈷中的一種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟（2）中，所述堿溶液是氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀中的一種。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟（3）中，反應釜內反應體系的溫度為40～60℃，反應pH值為9～12；反應pH值是通過調節鎳、錳、鈷鹽的混合溶液和堿溶液或堿與氨水的混合溶液的流速來控制的。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟（4）中，過濾、洗滌是采用去離子水對前驅體進行洗滌，并通過過濾設備對洗滌后的漿料實現固液分離，使前驅體中的Na⁺、K⁺總質量百分含量小于400ppm，SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-總質量百分含量小于0.5%；烘干溫度為70～140℃，烘干時間為12～96h。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟（4）中，所述高溫燒結是以1～10℃/min的升溫速率升溫到400～750℃，保溫2～10h，然后再以1～10℃/min的升溫速率升溫到800～1100℃，保溫4～30h。

7.根據權利要求1～6任一所述的制備方法制得的富鋰錳基正極材料。

8.根據權利要求7所述的富鋰錳基正極材料，其特征是，其分子式為：Li[Li_(1-2x)/3Ni_x-y/2Co_yMn_(2-x)/3-y/2]O₂，其中0＜x＜0.5，0≤y≤0.15。