[发明专利]富锂锰基正极材料及其制备方法

权利要求书

1.富锂锰基正极材料，其通式为：

Li[Li_(1-2x)/3Ni_x-aM_yMn_(2-x)/3-b]O₂

其中M＝Co、Al、Ti、Mg、Cu，0＜x≤0.5，

当M＝Co、Al时，0＜y＜2x，a＝b＝y/2；

当M＝Ti时，0＜y＜(2-x)/3，a＝0，b＝y；

当M＝Mg、Cu时，0＜y＜x，a＝y，b＝0。

2.根据权利要求1所述的富锂锰基正极材料，其特征在于：所述的富锂锰基正极材料的微观结构为Li₂MnO₃和LiMO₂层状复合结构。

3.根据权利要求1所述的富锂锰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将可溶性镍、锰、M盐按(x-a)∶[(2-x)/3-b]∶y的摩尔比溶于去离子水中，配制成总浓度为0.5～4mol/L的溶液，其中，0＜x≤0.5，当M＝Co、Al时，0＜y＜2x，a＝b＝y/2；；当M＝Ti时，0＜y＜(2-x)/3，a＝0，b＝y；当M＝Mg、Cu时，0＜y＜x，a＝y，b＝0；

b)配制碱溶液或者碱与氨水的混合溶液，碱浓度为1～8mol/L，氨水摩尔浓度为0.1～4mol/L；

c)在反应釜内加入占反应釜总容积10％-30％的去离子水，将所述的镍、锰、M盐溶液泵入到反应釜中，同时将所述的碱溶液或者碱与氨水的混合溶液泵入到反应釜中，对反应釜内的物料进行搅拌，控制反应釜内的温度、pH值，通过共沉淀反应生成前驱体[Ni_{(x-a)/(x+(2-x)/3)}M_{y/(x+(2-x)/3)}Mn_{((2-x)/3-b)/(x+(2-x)/3)}](OH)₂沉淀；

d)将前驱体过滤、洗涤、烘干后与锂化合物按锂的摩尔数与镍、锰、M总的摩尔数之比为{[1+(1-2x)/3]/[x-a+y+(2-x)/3-b]+z}∶1的比例进行均匀混合，其中，0＜x≤0.5，0≤z≤0.1，当M＝Co、Al时，0＜y＜2x，a＝b＝y/2；当M＝Ti时，0＜y＜(2-x)/3，a＝0，b＝y；当M＝Mg、Cu时，0＜y＜x，a＝y，b＝0；

e)将前驱体与锂化合物的均匀混合物在高温下进行烧制，即得到Li[Li_(1-2x)/3Ni_x-aM_yMn_(2-x)/3-b]O₂材料，其中M＝Co、Al、Ti、Mg、Cu。

4.根据权利要求3所述的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述的可溶性镍盐可以是硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、乙酸镍中一种或其混合盐；可溶性锰盐可以是硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、乙酸锰中一种或其混合盐；可溶性钴盐可以是硫酸钴、硝酸钴、氯化钴、乙酸钴中一种或其混合盐；可溶性铝盐可以是硫酸铝、硝酸铝、氯化铝中一种或其混合盐；可溶性钛盐可以是四氯化钛；可溶性镁盐可以是硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、乙酸镁中一种或其混合盐；可溶性铜盐可以是硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、乙酸铜中一种或其混合盐。

5.根据权利要求3所述的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(b)中所述的碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠中一种，或者是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂的混合物，其浓度为1-8mol/L。

6.根据权利要求3所述的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(c)中所述的镍、锰、M溶液是在反应釜上部以喷雾形式加入到反应釜中，所述的碱溶液是从反应釜下部通入。

7.根据权利要求3所述的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(c)中所述的反应釜内的温度为40～60℃，pH值为8～12之间。