[发明专利]聚阴离子掺杂的富锂层状氧化物正极材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种聚阴离子掺杂富锂层状氧化物正极材料，其特征在于它的分子式为：Li(Li_(1-2x)/3M_xMn_(2-x)/3)O_2-y(XO_m)_y，其中X＝P、S、As、Mo、V、Si、B、W、Al，m＝2～4，n＝1～4；M为Ni、Co中至少一种，0＜x≤0.33，0＜y≤0.2。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于X＝P、S、Mo、Al。

3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于它的分子式为：

Li(Li_0.20Ni_0.20Mn_0.60)O_1.97(PO4)_0.03、Li(Li_0.22Ni_0.17Mn_0.61)O_1.95(MoO₄)_0.05、

Li(Li_0.22Ni_0.17Co_0.05Mn_0.56)O_1.91(SO₄)_0.09或Li(Li_0.11Ni_0.33Co_0.10Mn_0.46)O_1.88(AlO₂)_0.12。

4.权利要求1所述的聚阴离子掺杂富锂层状氧化物正极材料制备方法，其特征在于包括的步骤是在制备富锂材料Li(Li_(1-2x)/3M_xMn_(2-x)/3)O₂的过程中，引入聚阴离子(XO_m)^n-，按计量将含有或可转化为聚阴离子的盐与制备富锂材料所需其他盐类配制溶液，经固化、干燥、焙烧制得。

5.一种权利要求1所述的聚阴离子掺杂富锂层状氧化物正极材料Li(Li_(1-2x)/3M_xMn_(2-x)/3)O_2-y(XO_m)_y的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)按计量将可溶性锂盐或氢氧化锂、镍或/和钴盐和锰盐、含有聚阴离子的铵盐配制成水溶液，其中锂盐比计量比过量3～8％；金属离子总浓度为0.5～2摩尔每升；然后加入柠檬酸，柠檬酸和总金属离子摩尔比为2∶1，用氨水将混合液的pH调节至9，搅拌均匀；

2)将步骤1)制得的溶液在80℃下持续搅拌至溶胶状，再于120℃下干燥，制得固体产物；或者将步骤1)制得的溶液采用喷雾干燥，溶液进口温度120℃，出口温度90℃，空气流量10升/分钟，制得固体产物；

3)将步骤2)所得固体产物研磨至200目以下粉末，转移至坩埚中，在350～500℃焙烧3～6小时；

4)将步骤3)的产物再次研磨至200目以下粉末，置于马弗炉中，在750～950℃烧结2～20小时，即可。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的聚阴离子为含有聚阴离子的铵盐或其他任何能够在制备过程中转化为聚阴离子的盐类。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的镍、钴、锰的盐为它们的硝酸盐或醋酸盐。

8.权利要求1-3任一所述的正极材料用于制造锂离子电池。