[发明专利]一种高倍率锂离子电池正极材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种高倍率锂离子电池正极材料锂镍钴锰氧化物固溶体，其化学通式为：Li₁₊δNi_xCo_yMn_1-x-yO₂其中0.0<δ≤0.12，0.0<x≤0.6，0≤y<0.5，0.0<1-x-y≤0.5，其特征在于该固溶体在电化学应用中具有稳定的微纳结构；在室温下用于锂离子电池中，在2.5-4.3V之间的可逆容量高于160mAh/g，首次充放电效率高于98%，且以1.6A/g (10C)电流放电，经历完整的充电-放电循环60次以上，该固溶体不发生结构相变而且循环终态放电比容量高于120mAh/g。

2.根据权利要求1所述的锂镍钴锰氧化物固溶体的稳定微纳结构，其特征在于，固溶体晶粒包含如下四方面：

A．固溶体晶粒Xrd表征为单相层状晶体结构，具有空间群R-3m（国际晶体学表空间群第166号）；

B．固溶体晶粒形貌为由纳米尺度的一次晶粒团聚而成的具有球形、近球形、多面体形的微米尺度二次粒子多孔大颗粒；

C．固溶体晶粒纳米尺度的一次晶粒中位径尺寸为100纳米～800纳米；

D．固溶体晶粒微米尺度的二次粒子颗粒中位径尺寸为1微米～50微米。

3.根据权利要求1所述的锂镍钴锰氧化物固溶体，其特征在于： 0.02≤δ≤0.09，0.2≤x≤0.6，0.1≤y≤0.4，0.1≤1-x-y≤0.4。

4.权利要求1所述的锂镍钴锰氧化物固溶体作为正极材料，可与非水电解质溶液或固体电解质，以及负极材料一起，组成锂离子二次电池中的应用。

5.权利要求1所述的锂镍钴锰氧化物固溶体在制备锂离子电容器（又称为混合超级电容器、又称为电化学超级电容器）中作为正极材料的应用。

6.权利要求1所述的锂镍钴锰氧化物固溶体的制备方法，其特征在于，包括以下六个步骤：

A．将镍源材料、钴源材料、锰源材料按化学通式中镍、钴、锰摩尔比x：y：1-x-y用去离子水或蒸馏水配制成金属离子浓度为0.1-1.8mol/L的可溶盐透明无沉淀的混合水溶液；

B．将步骤A制得混合水溶液置于水浴或油浴恒温槽中保温，恒温温度为25-95⁰C，再向混合水溶液中均匀加入沉淀剂水溶液，同时进行搅拌，所用搅拌机为电动搅拌器、磁力搅拌器、气动搅拌器，搅拌机转速为150-3000转/分，沉淀过程结束得到水溶液、共沉淀物的悬浊液；

C．将步骤B所得悬浊液过滤，得到沉淀粉体，用去离子水或蒸馏水清洗粉体三次以上，悬浊液过滤方法为离心过滤、负压抽滤、压滤中的一种或多种；

D．将步骤C所得粉体置于干燥箱内，干燥箱采用红外干燥箱、真空干燥箱、鼓风干燥箱、微波干燥箱，在80-160⁰C温度中干燥6-24小时，即得前驱体；

E．将步骤D所得前驱体与锂源材料按化学通式中过渡金属Ni+Co+Mn与Li的摩尔比1:1+δ混合均匀得干燥混合物，或在去离子水和无水乙醇中混合均匀，再干燥得到干燥混合物，将混合物用研磨机研磨或球磨机球磨0.1-24小时得粉末混合物；

F．将步骤E所得粉末混合物先在300-550⁰C温度下恒温焙烧2-24小时，再连续以1-12⁰C/分速率升温到650-1100⁰C，再恒温煅烧4-24小时，冷却到室温，过筛最终得到权利要求1所述的氧化物固溶体正极材料。

7.权利要求6所述的锂镍钴锰氧化物固溶体的制备方法，其特征在于：所述锂源材料为碳酸锂、硫酸锂、硝酸锂、乙酸锂、柠檬酸锂、氢氧化锂、卤化锂中的一种或多种；所述镍源材料为硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍、柠檬酸镍、卤化镍中的一种或多种；所述钴源材料为硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴、柠檬酸钴、卤化钴中的一种或多种；所述锰源材料为硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰、柠檬酸锰、卤化锰中的一种或多种；所述沉淀剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氨、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢氨、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。