[發明專利]金屬元素摻雜的磷酸鐵鋰包覆的鎳鈷錳酸鋰及其制備方法

在審

• 申請號: 201711084992.0
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN109755487A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 戴仲葭;曹亞麗;杜澤學
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42;B82Y30/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

1.一種金屬元素摻雜的磷酸鐵鋰包覆的鎳鈷錳酸鋰的制備方法，其特征在于，該方法包括：

在溶劑熱反應條件下，將鎳鈷錳酸鋰與含有鋰源、摻雜金屬M源、鐵源和磷源的M元素摻雜的磷酸鐵鋰前驅體混合液的混合物進行熱處理，將熱處理后得到的產物進行固液分離，并干燥得到的固相，含有鋰源、摻雜金屬M源、鐵源和磷源的M元素摻雜的磷酸鐵鋰前驅體混合液中的溶劑為有機溶劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其中，所述有機溶劑選自乙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇和丁三醇中的一種或多種，優選，所述有機溶劑選自乙二醇、丙三醇和二甘醇中的一種或多種，更優選為乙二醇與，丙三醇和/或二甘醇的組合。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，含有鋰源、摻雜金屬M源、鐵源和磷源的M元素摻雜的磷酸鐵鋰前驅體混合液的制備方法包括：將鋰源、摻雜金屬M源和鐵源、以及可選的磷源分別溶解于有機溶劑中，分別得到鋰源溶液、摻雜金屬M源和鐵源混合溶液、磷源溶液，先將摻雜金屬M源和鐵源混合溶液，和磷源或磷源溶液混合得到第一溶液，再將鋰源溶液加入到所述第一溶液中，得到M元素摻雜的磷酸鐵鋰前驅體混合液；或者，先將鋰源溶液，和磷源或磷源溶液混合得到第二溶液，再將摻雜金屬M源和鐵源混合溶液加入到所述第二溶液中，得到M元素摻雜的磷酸鐵鋰前驅體混合液。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其中，含有鋰源、摻雜金屬M源、鐵源和磷源的M元素摻雜的磷酸鐵鋰前驅體混合液中，鋰源的用量、摻雜金屬M源的用量、鐵源的用量以及磷源的用量使M元素摻雜的磷酸鐵鋰前驅體混合液中鋰摩爾數、摻雜金屬M和鐵的總摩爾數、磷摩爾數的比為(2.5-3.2):(0.95-1.05):1，優選為(2.7-3):(0.98-1):1，摻雜金屬M與鐵的摩爾比為1:9-9:1，優選為2:8-4:6。

5.根據權利要求1-4中任意一項所述的制備方法，其中，所述鋰源選自氫氧化鋰、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、磷酸二氫鋰和醋酸鋰中的一種或多種。

6.根據權利要求1-4中任意一項所述的制備方法，其中，所述摻雜金屬M源選自Mn、Co、Ni、Mg、Ca、Zn、Cu、Cr、Be、Sr、Ba的硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物和乙酸鹽中的一種或多種，優選，所述摻雜金屬M源選自Mn、Co、Ni、Mg的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化物中的一種或多種。

7.根據權利要求1-4中任意一項所述的制備方法，其中，所述鐵源選自硫酸亞鐵、氯化亞鐵、硝酸亞鐵和醋酸亞鐵中的一種或多種。

8.根據權利要求1-4中任意一項所述的制備方法，其中，所述磷源選自磷酸、磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨和磷酸二氫鋰中的一種或多種。

9.根據權利要求1-4中任意一項所述的制備方法，其中，鋰源、摻雜金屬M源、鐵源和磷源的用量使得包覆的金屬元素摻雜的磷酸鐵鋰的物質的量為鎳鈷錳酸鋰的物質的量的1-50％，優選為5-30％。

10.根據權利要求1或2所述的制備方法，其中，溶劑熱反應條件包括：熱處理溫度為100-300℃，優選為120-180℃；熱處理時間為1-24h，優選為6-18h。

11.根據權利要求1-10中任意一項所述的制備方法，其中，所述鎳鈷錳酸鋰的化學式為LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，式中，0＜x，0＜y＜1，優選，0＜x≤0.2，0＜y≤0.2。

12.由權利要求1-10中任意一項所述的方法制備得到的金屬元素摻雜的磷酸鐵鋰包覆的鎳鈷錳酸鋰，其中，包覆的金屬元素摻雜的磷酸鐵鋰為納米級顆粒，顆粒尺寸≤100nm，優選為50-80nm。