[發(fā)明專利]一種無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料及其制備方法和應用

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• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115133005A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚艷;鐘毅;閆曉志
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南金富力新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M6/00;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 王丹

1.一種無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料包括鎳錳前驅(qū)體、鋰源和摻雜劑；所述摻雜劑對應的摻雜元素分為陽離子摻雜、陰離子摻雜和陰陽離子共摻雜；陽離子摻雜為摻雜元素的電負性比Mn的電負性小；陰離子摻雜為摻雜元素的電負性比O的電負性大；陰陽離子共摻雜為陽離子摻雜元素的電負性要比Mn的電負性小，陰離子摻雜元素的電負性要比O的電負性大；所述無鈷尖晶石鎳錳酸鋰的通式為M，N-LiNi_0.5Mn_1.5O₄；其中，通式中，M為陽離子摻雜的摻雜元素，N為陰離子摻雜的摻雜元素。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述通式中，M為Mg、Sc、Zr、Y、Sr的一種或多種，N為F。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述鋰源中的Li與鎳錳前驅(qū)體中的Ni、Mn元素的摩爾比為(0.50～0.70)：1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述鎳錳前驅(qū)體的化學式為Ni_0.25Mn_0.75(OH)₂、D₅₀范圍為9.5～11.5μm以及BET范圍為13～16m²/g。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述鋰源為Li₂CO₃或LiOH。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述摻雜元素Mg、Sc、Zr、Y、Sr、F對應的摻雜劑為MgO、Sc₂O₃、ZrO₂、Y₂O₃、SrO、LiF。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述摻雜元素M與鎳錳前驅(qū)體中的Ni、Mn元素的摩爾比為(0.005～0.03)：1；所述摻雜元素N與鎳錳前驅(qū)體中的Ni、Mn元素的摩爾比為(0.01～0.06)：1。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將鎳錳前驅(qū)體、鋰源以及摻雜劑混合均勻，在空氣氛圍下進行三次保溫平臺煅燒得到所述無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述三次保溫平臺煅燒具體為：所述第一次煅燒溫度為400～800℃，煅燒時間為4～12h；第二次煅燒溫度為600～900℃，煅燒時間為4～20h；第三次煅燒溫度為500～700℃，煅燒時間為10～48h。

10.一種鋰離子紐扣電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1-7任一所述的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料或權(quán)利要求8所述制備方法制備的無鈷尖晶石鎳錳酸鋰正極材料。