[發明專利]尖晶石型鋰錳氧化物和其制造方法

在審

• 申請號: 201611009020.0
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN107978735A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 徐業明;張全達;何國強
• 申請（專利權）人: 納米及先進材料研發院有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳永慧知識產權代理事務所(普通合伙)44378
• 代理人: 黃鑫

1.一種具有第一化學式Li_1+xM_yMn_2-y-xO₄的鋰錳氧化物材料，其中：

所述第一化學式中的‘x’的值滿足關系-0.1<x<0.3，且優選地0≤x≤0.15；

所述第一化學式中的‘y’的值滿足關系0≤y≤0.2，且優選地0≤y≤0.16；

M包括選自Cr、Al、Ni、Mg、V、Ca和其組合中的至少一種的金屬；以及

所述鋰錳氧化物材料具有尖晶石結構。

2.如權利要求1所述的鋰錳氧化物材料，其中，所述鋰錳氧化物材料的一次粒徑是50nm-5μm，優選在200nm-1μm的范圍內。

3.如權利要求1所述的鋰錳氧化物材料，還包括包含碳或具有第二化學式Li_1+xM_yMn_2-y-xO₄的化合物的殼覆蓋層，其中，所述第二化學式中的‘x’的值滿足關系-0.1<x<0.3，且所述第二化學式中的‘y’的值滿足關系0≤y≤0.2。

4.如權利要求3所述的鋰錳氧化物材料，其中，所述殼覆蓋層的厚度在1nm-20nm、優選地5nm-15nm的預定范圍內。

5.一種用于制備鋰錳氧化物的方法，所述方法包括：

使第一鋰化合物、第一錳化合物和第一金屬化合物在有效生成具有第一化學式Li_1+xM_yMn_2-y-xO₄的化合物的條件下反應，其中：

所述第一化學式中的‘x’的值滿足關系-0.1<x<0.3，且優選地0≤x≤0.15；

所述第一化學式中的‘y’的值滿足關系0≤y≤0.2，且優選地0≤y≤0.16；以及

所述條件包括：

將所述第一鋰化合物、所述第一錳化合物和所述第一金屬化合物在水溶液中混合，由此形成混合物；

通過噴霧干燥設備在預定溫度下噴灑所述混合物；

收集所噴灑的粉末前體；以及

在空氣氣氛和一個或多個預定溫度范圍下，在熔爐中煅燒所述噴灑的粉末前體持續一個或多個預定時間段，來獲得所煅燒的粉末。

6.如權利要求5所述的方法，其中，混合在水溶液中的所述第一鋰化合物、所述第一錳化合物和所述第一金屬化合物的摩爾份分別在0.9-1.2、1.70-2.1、以及0-0.2的預定范圍內。

7.如權利要求5所述的方法，其中，所述第一鋰化合物包括選自Li₂O、LiOH、LiCl、LiNO₃、Li₂CO₃、乙酸鋰和Li-羧酸鹽中的至少一者。

8.如權利要求5所述的方法，其中，所述第一錳化合物包括選自MnO₂、MnO、MnOOH、Mn₂O₃、Mn₃O₄、MnCO₃、Mn(NO₃)₂和Mn-羧酸鹽中的至少一者。

9.如權利要求5所述的方法，其中，所述第一金屬化合物包括選自金屬鹽、金屬氫氧化物和金屬羧酸鹽中的至少一者，其中，所述金屬包括選自Cr、Al、Ni、Fe和Co中的至少一者。

10.如權利要求5所述的方法，其中，在80℃至250℃范圍內的預定溫度下，噴灑所述混合物。

11.如權利要求5所述的方法，其中，將所述噴灑的粉末前體在400℃至500℃的第一預定溫度范圍下煅燒持續30分鐘至2小時的第一預定時間段。

12.如權利要求5所述的方法，其中，將所述噴灑的粉末前體進一步在700℃至1000℃的第二預定溫度范圍下煅燒持續5小時至40小時的第二預定時間段。

13.如權利要求5所述的方法，還包括在所煅燒的粉末的表面上形成殼覆蓋層。