[发明专利]掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法

权利要求书

1.掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法,其特征在于制备过程由以下步骤组成:

(1)按照锂离子、镍离子、锰离子、钴离子、M离子的摩尔比为 (1.1+0.90·x) : (1-x)·y : (x+z-x·z) : (1-x) ·k  :  (1-x) ·q分别称取锂的化合物、镍的化合物、锰的化合物、钴的化合物和M的化合物；按照下列摩尔取值范围取有机弱酸：(x+z-x·z)≤ 有机弱酸摩尔数≤x+(1-x)·(z+y+k+q); x、y、z、q、k的取值范围同时满足以下关系：0.25≤x≤0.60, 0.05≤y≤0.55, 0.1≤z≤0.5, 0.02≤q≤0.15, 0.05≤k≤0.30, 2·y+4·z+3·k+3·q-2.9=0 ；

 (2)将称取的镍的化合物、锰的化合物、钴的化合物和M的化合物混合，加入固体总体积的1/10倍至10倍体积的湿磨介质，加入有机弱酸，湿磨混合3小时～15小时，再加入锂的化合物，湿磨混合3小时～15小时得到前驱物1；将前驱物1用真空干燥或喷雾干燥的方法制备干燥的前驱物2；将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中,采用两段烧结法或者两次分段烧结法制备组成为xLi₂MnO₃·(1-x)Li[Li_0.10Ni_yMn_zCo_kM_q]O₂的富锂固溶体正极材料；

所述的两次分段烧结法如下进行:将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中，在300℃～550℃温度区间的任一温度烧结3小时～15小时,冷却至室温制得母体预烧料；将母体预烧料粉碎及过筛后，置于空气、富氧气体或纯氧气氛中,在800℃～1050℃温度区间的任一温度烧结3小时～24小时,制备富锂固溶体正极材料；

所述的两段烧结法如下进行:将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中，在300℃～550℃温度区间的任一温度烧结3小时～15小时,接着置于另一烧结炉在空气、富氧气体或纯氧气氛中于800℃～1050℃温度区间的任一温度烧结3小时～24小时, 制备富锂固溶体正极材料。

2.根据权利要求1所述的掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法,其特征在于所述的弱酸为草酸、氨基乙酸、一氯乙酸、甲酸或乙酸。

3.根据权利要求1所述的掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法,其特征在于所述的镍的化合物为碳酸镍或碱式碳酸镍，或碳酸镍与碱式碳酸镍的任意比例的混合物。

4.根据权利要求1所述的掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法,其特征在于所述的锰的化合物为碳酸锰或碱式碳酸锰，或碳酸锰与碱式碳酸锰的任意比例的混合物。

5.根据权利要求1所述的掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法,其特征在于所述的钴的化合物为碳酸钴、草酸钴或碱式碳酸钴，或碳酸钴与碱式碳酸钴的任意比例的混合物。

6.根据权利要求1所述的掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法,其特征在于所述的M的化合物为Sc₂O₃、Sc₂(CO₃)₃、Sc(NO₃)₃、Sc(OH)₃、Cr₂O₃、Cr(OH)₃、Cr(NO₃)₃、Al(NO₃)₃、Al₂O₃或Al(OH)₃。

7.根据权利要求1所述的掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法,其特征在于所述的真空干燥是将前驱物1在80℃～280℃温度区间的任一温度，在介于10Pa ～ 10132Pa压力区间的任一压力下真空干燥制备前驱物2。

8.根据权利要求1所述的掺杂三价离子的富锂固溶体正极材料的制备方法,其特征在于所述的喷雾干燥是在110℃～280℃温度区间的任一温度，采用喷雾干燥机制备干燥的前驱物2。