[發明專利]一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010115495.8
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111342008A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 張震;王倩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

1.一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將沉淀劑和氨水加入到水中配置成溶液，攪拌至完全溶解，得到沉淀劑溶液；

(2)將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽溶于水中，配置成混合溶液，得到過渡金屬鹽溶液；

(3)將步驟(1)所得的沉淀劑溶液加入到步驟(2)所述過渡金屬鹽溶液中，邊加邊攪拌，沉淀反應完全后經過濾、洗滌、干燥后得到過渡金屬碳酸鹽前驅體；

(4)將過渡金屬碳酸鹽前驅體與鋰源、氟化鉀均勻混合，經研磨，預煅燒和煅燒后得到所述的氟化鉀摻雜富鋰錳基材料，所述氟化鉀摻雜富鋰錳基材料標記為Li_1.2-xK_xNi_0.2Co_0.08Mn_0.52O_2-yF_y，0.01≤x≤0.06，0.01≤y≤0.06。

2.根據權利要求1所述一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述過渡金屬碳酸鹽前驅體中Ni的摩爾量與鋰源中的Li的摩爾量之比為0.2:1.14～1.19；步驟(4)所述過渡金屬碳酸鹽前驅體中Ni的摩爾量與氟化鉀中的K的摩爾量之比為0.2:0.01～0.06。

3.根據權利要求2所述一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述過渡金屬碳酸鹽前驅體中Ni的摩爾量與鋰源中的Li的摩爾量之比為0.2:1.17～1.19；步驟(4)所述過渡金屬碳酸鹽前驅體中Ni的摩爾量與氟化鉀中的K的摩爾量之比為0.2:0.01～0.03。

4.根據權利要求1～3任一項所述一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述鎳鹽、鈷鹽和錳鹽中，Ni：Co：Mn的摩爾比為0.2：0.08:0.52；步驟(3)所述加入為逐滴加入，逐滴加入的時間為1～3h。

5.根據權利要求4所述一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述沉淀劑在水中的濃度為0.05～2mol/L；步驟(1)所述氨水與水的體積比為1：100～3：100；步驟(1)所述氨水的濃度為10～25％。

6.根據權利要求1～3任一項所述一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述鎳鹽在混合溶液中的濃度為0.05～2mol/L；

步驟(3)所述沉淀劑溶液和過渡金屬鹽溶液的體積比為3：1～1：1。

7.根據權利要求1～3任一項所述一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述攪拌的速度為200～600rpm；步驟(3)所述沉淀反的應時間為12～15h；步驟(4)所述預煅燒和煅燒的方式為：以3～5℃/min的升溫速率升溫至400～600℃，經過4～6h的預燒；然后再以3～5℃/min的升溫速率升溫至800～950℃，高溫煅燒10～20h。

8.根據權利要求1～3任一項所述一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述沉淀劑為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或兩種以上；

步驟(2)所述鎳鹽為硫酸鎳、乙酸鎳和硝酸鎳中的一種或兩種以上；

步驟(2)所述鈷鹽為硫酸鈷、乙酸鈷、硝酸鈷和氯化鈷中的一種或兩種以上，更優選為乙酸鈷；

步驟(2)所述錳鹽為硫酸錳、乙酸錳和硝酸錳中的一種或兩種以上；

步驟(4)所述鋰源為碳酸鋰和氫氧化鋰中的一種或兩種。

9.權利要求1～8任一項所述一種氟化鉀摻雜富鋰錳基材料的制備方法制備得到的氟化鉀摻雜富鋰錳基材料。

10.權利要求9所述氟化鉀摻雜富鋰錳基材料在制備鋰離子電池正極材料中的應用。