[發明專利]一種正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201510937404.8
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN106887583B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 曹安民;樸俊宇;萬立駿
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/1391;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料為尖晶石型鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O_4-δ，0≤δ＜0.1，所述尖晶石型鎳錳酸鋰中具有自表面向內摻雜地濃度逐漸降低地金屬元素，從而形成了與內核結構相近且緊密連接的摻雜層，也稱殼層，所述殼層的厚度大于0，所述金屬元素的摻雜量占所述尖晶石型鎳錳酸鋰重量的百分含量x≤10wt％。

2.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，0＜x≤5wt％。

3.根據權利要求2所述的正極材料，其特征在于，0＜x≤2wt％。

4.根據權利要求3所述的正極材料，其特征在于，0.29≤x≤0.89wt％。

5.根據權利要求4所述的正極材料，其特征在于，0.56≤x≤0.62wt％。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的正極材料，其特征在于，所述殼層的厚度為1～50nm。

7.根據權利要求6所述的正極材料，其特征在于，所述殼層的厚度為1～50nm。

8.根據權利要求7所述的正極材料，其特征在于，所述殼層的厚度為1～30nm。

9.根據權利要求8所述的正極材料，其特征在于，所述殼層的厚度為10～25nm。

10.根據權利要求9所述的正極材料，其特征在于，所述殼層的厚度為15nm或者20nm。

11.根據權利要求1-5中任一項所述的正極材料，其特征在于，所述金屬元素選自Mg、Ca、Al、Ti、Fe、Co、Cu、Zn、Zr中的一種或多種。

12.一種制備權利要求1-11中任一項所述正極材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將原材料尖晶石型鎳錳酸鋰LiNi_0.5Mn_1.5O_4-δ，0≤δ＜0.1，摻雜金屬的前驅體和沉淀劑分散在溶劑中，加入調節劑以調節反應體系的pH值至1.5～7.0，加熱攪拌反應，使得引入的所述前驅體轉化為含有該摻雜金屬元素的固相化合物，并均勻沉積在所述尖晶石型鎳錳酸鋰的表面，反應完成后分離，洗滌，干燥，得到中間產物；

(2)將所述中間產物研磨均勻，煅燒，冷卻至室溫，得到所述正極材料；

步驟(1)中，所述反應為金屬離子的沉淀-熱滲透反應。

13.根據權利要求12所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述溶劑為水或乙醇。

14.根據權利要求12所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述沉淀劑為碳酸鹽、碳酸氫鹽、甲酸鹽、乙酸鹽、磷酸氫鹽和磷酸鹽中的一種或多種。

15.根據權利要求12所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述前驅體選自金屬元素的氯化鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、高氯酸鹽、醋酸鹽和醇鹽中的至少一種。

16.根據權利要求15所述的制備方法，其特征在于，所述金屬元素為Mg、Ca、Al、Ti、Fe、Co、Cu、Zn、Zr中的一種或多種。

17.根據權利要求16所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體為九水合硝酸鋁，六水合氯化鐵、二水合乙酸鋅或鈦酸四丁酯中的一種或多種。