[发明专利]一种掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料，其特征在于：该电极材料的分子式为LiMn_2-x-yM_xN_yO₄，式中M和N为掺杂元素且选自Al、Mg、Cr、Co中的任意两种，式中0＜x+y＜0.6。

2.根据权利要求1所述的掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料，其特征在于：所述M和N选自Co，以及Al、Mg、Cr中的任意一种。

3.一种如权利要求1所述掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料的制备方法，其特征在于：是由锂源化合物、锰源化合物和金属元素掺杂化合物为原料制备而成，具体包括如下步骤：

1）溶液的配置：

溶液A：将锰源化合物配制成Mn²⁺浓度为0.2～1.0mol/L的锰源化合物水溶液，按照分子式中的配比取金属元素M掺杂化合物或金属元素N掺杂化合物并溶解于锰源化合物水溶液中，得到溶液A；

溶液B：将缓冲剂配制成0.2～1.5mol/L的缓冲剂水溶液，得到溶液B；

2）前躯体制备：

将步骤1）中的溶液A和溶液B以2.0～8.0L/h的流速合并，调节体系的pH值在6.5～9.5之间，在40～60℃下保温并持续搅拌2～6h，过滤、干燥得到前躯体沉淀；

3）前躯体的处理：

将步骤2）得到的前躯体沉淀在500～650℃下保温处理4～6h；

4）前躯体的包覆：

将步骤3）处理后的前躯体加入到另一种金属元素掺杂化合物水溶液中，即金属元素N掺杂化合物水溶液或金属元素M掺杂化合物水溶液，搅拌均匀后喷雾干燥，得到包覆前躯体；

5）混料：

将步骤4）得到的包覆前躯体与锂源化合物混合，控制摩尔比Li：（Mn+M+N）=0.5～0.6：1；

6）烧结：

将步骤5）混合后的混合料在400～600℃条件下烧结4～8h，然后升温至650～900℃烧结12～24h，冷却后过300目筛，得到掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料。

4.根据权利要求3所述掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料的制备方法，其特征在于：所述锰源化合物为硫酸锰、硝酸锰或乙酸锰。

5.根据权利要求3所述掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料的制备方法，其特征在于：所述锂源化合物为电池级碳酸锂。

6.根据权利要求3所述掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料的制备方法，其特征在于：所述缓冲剂为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢铵和氨水中的任意一种。

7.根据权利要求3所述掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料的制备方法，其特征在于：所述金属元素M掺杂化合物为硝酸铝、硝酸镁、硝酸铬、硝酸钴、乙酸钴、乙酸镁、乙酸铬、硫酸钴、硫酸铬或硫酸铝；所述金属元素N掺杂化合物为硝酸铝、硝酸镁、硝酸铬、硝酸钴、乙酸钴、乙酸镁、乙酸铬、硫酸钴、硫酸铬或硫酸铝。

8.根据权利要求3所述掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料的制备方法，其特征在于：步骤5）中包覆前躯体与锂源化合物在混料机中混合，所述混料机的转速为300～400r/min，混料时间为1～4h。

9.根据权利要求3所述掺杂型尖晶石锰酸锂电极材料的制备方法，其特征在于：步骤6）升温速率为3～5℃/分钟。