[發明專利]一種氟摻雜及硅酸鋰包覆的富鋰錳基正極材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110898885.1
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113745514B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陳勝洲;羅棋;康建凱;楊偉;鄒漢波
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;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: 蘇運貞

1.一種氟摻雜及硅酸鋰包覆的富鋰錳基正極材料，其特征在于：所述的氟摻雜及硅酸鋰包覆的富鋰錳基正極材料的化學式如下：

xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O_2-0.5yF_y@w%Li₂SiO₃，其中0.3≤x≤0.7，0.06≤y≤0.48，硅酸鋰的質量分數為w%=0.5%～4%；

所述的氟摻雜及硅酸鋰包覆的富鋰錳基正極材料通過如下步驟制備得到：（1）將可溶性金屬鹽溶于水配置成金屬鹽溶液A；可溶性金屬鹽包括可溶性鋰鹽、可溶性鈷鹽、可溶性鎳鹽和可溶性錳鹽；

（2）將沉淀劑溶于水，得到溶液B；

（3）在攪拌狀態下將步驟（1）制得的溶液A加入到步驟（2）中制得的溶液B中，反應；

（4）將步驟（3）反應得到的產物進行水熱反應；將水熱反應得到的產物自然冷卻、烘干、第一次研磨、焙燒，將焙燒得到的產物進行第二次研磨，得到棒狀富鋰錳基氧化物正極材料；

（5）將六氟硅酸銨水溶液和步驟（4）得到的棒狀富鋰錳基氧化物正極材料混合均勻，或是將六氟硅酸銨水溶液、步驟（4）得到的棒狀富鋰錳基氧化物正極材料和氨水混合均勻；烘干后進行第一次研磨；將研磨得到的材料進行焙燒，接著第二次研磨，得到氟摻雜及硅酸鋰包覆的富鋰錳基正極材料；

步驟（1）中所述的可溶性鋰鹽、可溶性鈷鹽、可溶性鎳鹽和可溶性錳鹽按摩爾比（0.110～0.123）：（0.010～0.023）：（0.010～0.023）：（0.043～0.057）配比混合；

步驟（5）中所述的六氟硅酸銨的用量按六氟硅酸銨質量：棒狀富鋰錳基氧化物正極材料質量=0.01～0.04：1配比計算；

步驟（5）中所述的氨水的用量為氨水：六氟硅酸銨=質量比7：10～40配比計算；

步驟（5）中所述的混合的條件為于200～400rpm混合20～40min；

步驟（5）中所述的烘干的溫度為70～90℃；

步驟（5）中所述的焙燒的具體操作如下：以4～6℃/min升至600～800℃并保溫2～8h。

2.權利要求1所述的氟摻雜及硅酸鋰包覆的富鋰錳基正極材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）將可溶性金屬鹽溶于水配置成金屬鹽溶液A；可溶性金屬鹽包括可溶性鋰鹽、可溶性鈷鹽、可溶性鎳鹽和可溶性錳鹽；

（2）將沉淀劑溶于水，得到溶液B；

（3）在攪拌狀態下將步驟（1）制得的溶液A加入到步驟（2）中制得的溶液B中，反應；

（4）將步驟（3）反應得到的產物進行水熱反應；將水熱反應得到的產物自然冷卻、烘干、第一次研磨、焙燒，將焙燒得到的產物進行第二次研磨，得到棒狀富鋰錳基氧化物正極材料；

（5）將六氟硅酸銨水溶液和步驟（4）得到的棒狀富鋰錳基氧化物正極材料混合均勻，或是將六氟硅酸銨水溶液、步驟（4）得到的棒狀富鋰錳基氧化物正極材料和氨水混合均勻；烘干后進行第一次研磨；將研磨得到的材料進行焙燒，接著第二次研磨，得到氟摻雜及硅酸鋰包覆的富鋰錳基正極材料；

步驟（1）中所述的可溶性鋰鹽、可溶性鈷鹽、可溶性鎳鹽和可溶性錳鹽按摩爾比（0.110～0.123）：（0.010～0.023）：（0.010～0.023）：（0.043～0.057）配比混合；

步驟（5）中所述的六氟硅酸銨的用量按六氟硅酸銨質量：棒狀富鋰錳基氧化物正極材料質量=0.01～0.04：1配比計算；

步驟（5）中所述的氨水的用量為氨水：六氟硅酸銨=質量比7：10～40配比計算；

步驟（5）中所述的混合的條件為于200～400rpm混合20～40min；

步驟（5）中所述的烘干的溫度為70～90℃；

步驟（5）中所述的焙燒的具體操作如下：以4～6℃/min升至600～800℃并保溫2～8h。