[發明專利]一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111508316.8
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114197046A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 雷天起;李道聰;楊茂萍
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B7/14;C30B7/10;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 周靜

1.一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

結晶工序：將金屬鹽溶解在水中得到金屬鹽溶液，向金屬鹽溶液中加入沉淀劑調節其pH值為8～10.2，混合均勻后在非氧化性氣氛中進行結晶反應，得到含有金屬復合氫氧化物的第一混合漿料；所述金屬鹽包括鎳鹽和錳鹽；

氧化工序：向第一混合漿料中加入氧化劑進行氧化反應，得到含有金屬復合羥基氧化物的第二混合漿料；

離子交換工序：分離第二混合漿料中的金屬復合羥基氧化物并烘干得到粉體物料；將粉體物料與可溶性鋰化合物、水混合后在氧化性氣氛下進行離子交換反應，得到第三混合漿料；

焙燒工序：分離第三混合漿料中的固體物料，經洗濾、烘干后，進行焙燒得到目標產物，即單晶型含鋰金屬復合氧化物材料。

2.根據權利要求1所述的一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料的制備方法，其特征在于：結晶工序中，所述金屬鹽還包括鈷鹽。

3.根據權利要求2所述的一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料的制備方法，其特征在于：所述金屬鹽還包括鎂鹽、鋁鹽、鈦鹽、鋯鹽、鎢鹽、鑭鹽、鉬鹽、鈮鹽、釩鹽、鉻鹽中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料的制備方法，其特征在于：結晶工序中，所述沉淀劑為氨水、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液中的至少一種；所述結晶反應的溫度為100～150℃，時間為0.5～15h；所述非氧化性氣氛中氧氣含量小于0.5vol/％。

5.根據權利要求1所述的一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料的制備方法，其特征在于：氧化工序中，所述氧化劑為雙氧水、次氯酸鈉、過硫酸鈉、亞氯酸鈉、高氯酸鈉中的至少一種；第一混合漿料中金屬元素的總量與氧化劑的物質量之比為1:1.2～1:2.7；所述氧化反應的溫度為50～85℃，時間為0.2～6h。

6.根據權利要求1所述的一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料的制備方法，其特征在于：離子交換工序中，所述金屬復合羥基氧化物、可溶性鋰化合物、水的物質量之比為1：(1.5-6)：(5-30)；所述離子交換反應的溫度為140～220℃，時間2～48h；所述氧化性氣氛中氧氣含量大于25vol％。

7.根據權利要求6所述的一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料的制備方法，其特征在于：所述可溶性鋰化合物選自氫氧化鋰、碳酸鋰、硫酸鋰、氯化鋰、醋酸鋰中的至少一種。

8.根據權利要求1所述的一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料的制備方法，其特征在于：焙燒工序中，所述焙燒的溫度為200～650℃。

9.一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料，其特征在于：其是采用如權利要求1-7中任一項所述的制備方法制備得到。

10.如權利要求9所述的一種單晶型含鋰金屬復合氧化物材料作為正極材料應用在鋰電池中。