[發明專利]一種Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711333547.3
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107994226A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 王星星;邢偉偉;李小兵;溫轉萍;王佳希
• 申請（專利權）人: 桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙)43217
• 代理人: 李大為

1.一種Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料及其制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將鋰源、錳源、摻雜金屬鹽和金屬絡合劑按所需配比進行混勻、超聲氣霧化、煅燒制得球形錳酸鋰粉末；所述鋰源、錳源、摻雜金屬鹽和金屬絡合劑的加入量以摩爾比X：Y1：Y2：Z進行計量，其中X＝2.0～2.2，Y＝Y1+Y2，Y2：Y＝5％～10％，Z＝1.2(X+Y)；所述摻雜金屬鹽為金屬硝酸鹽、金屬硫酸鹽或二者的組合；

2)將步驟1)所得球形錳酸鋰粉末與球形正極材料粉末充分分散均勻得到混合粉末；所述球形正極材料粉末包括球形鈷酸鋰、球形鎳鈷錳酸鋰或球形鎳鈷鋁酸鋰；

3)將步驟2)所得混合粉末進行表面包覆處理得到包覆的混合粉末；

4)將步驟3)得到的包覆的混合粉末進行煅燒得到Mn位摻雜錳酸鋰富鋰正極材料。

2.根據權利要求1所述的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述混勻過程如下：將鋰源、錳源、摻雜金屬鹽和金屬絡合劑溶于55℃～65℃的高溫純水，充分攪拌10～20小時，至溶液均勻澄清；

所述超聲氣霧化以氮氣作為載氣，氣體壓力控制在1.0～2.0MPa；

所述煅燒的溫度控制在400～600℃，煅燒時間為4～6小時。

3.根據權利要求1所述的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述金屬硝酸鹽的金屬選自Fe、Ti、Mo、Cr、Ni、Ru中一種或者至多兩種的組合；所述金屬硫酸鹽的金屬選自Fe、Ti、Mo、Cr、Ni、Ru中一種或者至多兩種的組合。

4.根據權利要求1所述的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述金屬絡合劑選自檸檬酸，氨水，氨基乙酸，乙二銨四乙酸中的1種或至多兩種的組合；

所述錳源為醋酸錳或氯化錳；

所述鋰源為醋酸鋰或硝酸鋰。

5.根據權利要求1所述的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中充分分散均勻采用高速混料機或雙錐混合機進行混料，混料時間為1～3小時。

6.根據權利要求1所述的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述球形錳酸鋰粉末的粒度D₅₀為球形正極材料粉末的粒度D₅₀的14％～16％，球形錳酸鋰粉末的摻雜量為1％～5％，所述球形錳酸鋰粉末的粒徑為1～10μm。

7.根據權利要求1所述的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中進行表面包覆的包覆材料為Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、CeO₂、SiO₂、ZnO、MgO、SnO₂、AlPO₄、CoPO₄中的一種或者兩種；

所述步驟3)中進行表面包覆覆采用的是單層包覆或內外雙層包覆，采用干法混合包覆的方法進行包覆，具體過程如下：將包覆材料均漿分散均勻后加入待包覆混合粉末，充分攪拌均勻，在120℃溫度下烘干4～8小時，在500～600℃下煅燒15～20小時，得到整體包覆量小于5％的包覆的混合粉末。

8.根據權利要求1所述的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中煅燒的參數如下：煅燒溫度為600℃～700℃，煅燒時間為8～12小時。

9.一種運用權利要求1～8任一所述的方法制備的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料。

10.一種鋰電池正極，其特征在于，包括運用權利要求1～8任一所述的方法制備的Mn位摻雜錳酸鋰的富鋰正極材料。