[發明專利]多元素原位共摻雜三元材料前驅體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811225811.6
• 申請日: 2018-10-21
• 公開（公告）號: CN109336193B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 閆東偉;趙宜男;吳志堅;谷豐宏
• 申請（專利權）人: 圣戈萊（北京）科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多元素原位共摻雜三元材料前驅體，其化學式為：(Ni_xCo_yMn_z)_1-a-cM_aN_c(OH)_2+k，其中0.65x≤0.9，0y≤1/3，0z≤1/3，x+y+z＝1，0.0001≤a≤0.01，0.0001≤c≤0.01；化學式中摻雜金屬離子M選自Y³⁺、Ce⁴⁺、Gd³⁺一種或多種；摻雜金屬離子N的半徑與三元材料中的過渡金屬離子Mn⁴⁺、Co³⁺的半徑接近，選自Ti⁴⁺、W⁶⁺一種或多種，k的值由金屬離子M和N化合價態和摻雜量決定。

2.根據權利要求1所述一種多元素原位共摻雜三元材料前驅體的制備方法，包括如下歩驟：

(1)金屬鹽溶液配制：將可溶性鎳鹽、錳鹽、鈷鹽、摻雜元素M所對應的M鹽、摻雜元素N所對應的N鹽，按照摩爾比Ni：Co：Mn：M：N＝x：y：z：a：c配成水溶液，最終所有金屬離子的濃度總和為0.1-3mol/L的金屬鹽溶液A；

(2)沉淀劑配制：采用可溶性堿作為沉淀劑，取適量的可溶性堿，溶于純水中，配置成濃度1-8mol/L的堿溶液B；

(3)絡合劑配制：利用氨水作為絡合劑，取適量的濃氨水，加入適量的純水，配置成2-12mol/L的氨水溶液C；

(4)化學共沉淀法制備三元前驅體(Ni_xCo_yMn_z)_1-a-cM_aN_c(OH)_2+k：把步驟(1)配制的金屬鹽溶液A、步驟(2)配制的堿溶液B以及步驟(3)配制的氨水溶液C同時泵入攪拌反應釜中，在惰性氣體保護下，進行化學沉淀反應；反應結束后，經過陳化、離心、洗滌、干燥，得到微米球狀的多元素共摻雜改性三元前驅體(Ni_xCo_yMn_z)_1-a-cM_aN_c(OH)_2+k。

3.根據權利要求2所述的一種多元素原位共摻雜三元材料前驅體的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述鎳鹽、錳鹽、鈷鹽分別為各金屬離子所對應的硫酸鹽、氯鹽、硝酸鹽中的一種或多種；步驟(1)中所述摻雜元素M為金屬離子Y³⁺、Ce⁴⁺、Gd³⁺中的一種或多種；所述可溶性M鹽為金屬離子Y³⁺、Ce⁴⁺、Gd³⁺所分別對應的可溶性硫酸鹽、氯鹽、硝酸鹽、草酸鹽或其它相應的可溶性鹽中的一種或多種；步驟(1)中所述摻雜元素N為金屬離子Ti⁴⁺、W⁴⁺中的一種或多種；所述N鹽為金屬離子Ti⁴⁺、W⁶⁺所分別對應的硫酸鹽、氯鹽、硝酸鹽或其它相應的可溶性鹽中的一種或多種。

4.根據權利要求2或3所述的一種多元素原位共摻雜三元材料前驅體的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述金屬鹽溶液A中的金屬離子濃度總和為0.1-3mol/L。

5.根據權利要求2所述的一種多元素原位共摻雜三元材料前驅體的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述金屬鹽溶液A中的金屬離子濃度總和為1-2mol/L。

6.根據權利要求2所述的一種多元素原位共摻雜三元材料前驅體的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述沉淀劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰中的一種或多種，所述沉淀劑溶液的濃度為1～8mol/L；步驟(3)中所述絡合劑為氨水，其濃度為2-12mol/L。