[发明专利]一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料，其特征在于：所述 正极材料的化学通式为Li[M1_aNi_bM2_cMn_1.5]O₄，其中0.025≤a≤0.05，0.4≤b≤ 0.45，0.025≤c≤0.05且a+b+c＝0.5，M1和M2为Mg、Zn、Fe、Li、Al、Cr、 Co中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制 备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)按摩尔比将锂盐、锰盐、镍盐、M1盐、M2盐和柠檬酸在搅拌条件下 溶于去离子水中，然后调节溶液pH至中性或弱碱性；

(2)在70～90℃的条件下，对步骤(1)得到的混合溶液在搅拌速度200～ 500转/分钟的条件下进行恒温蒸发8～10小时，得到溶胶；

(3)将溶胶置于鼓风干燥箱中于80～120℃条件下干燥10～20小时，以蒸 发驱除水分，得到干凝胶；

(4)将干凝胶置于马弗炉中进行煅烧，升温速度为5℃/min，升温至500 ℃，煅烧10～28小时，得到前驱体；

(5)前驱体冷却至室温后在研钵机中研磨0.5～1小时，将研磨后的前驱体 压实后置于马弗炉中，在富氧条件或空气气氛中在下进行煅烧，升温速度为3～ 8℃/min，升温至700～900℃，煅烧12～28小时，冷却至室温后即得到所述的 锂离子电池正极材料Li[M1_aNi_bM2_cMn_1.5]O₄。

3.如权利要求2所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制 备方法，其特征在于：所述锂盐、锰盐、镍盐、M1盐和M2盐的摩尔比为1.05: 1.5:b:a:c，其中0.025≤a≤0.05，0.4≤b≤0.45，0.025≤c≤0.05且a+b+c＝0.5， 其中为了防止高温煅烧下锂的少量挥发，锂的物质的量过量5％，M1和M2为 镁盐、锌盐、铁盐、锂盐、铝盐、铬盐、钴盐中的一种或多种。

4.如权利要求2所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制 备方法，其特征在于：所述锂盐为碳酸锂、硝酸锂、乙酸锂、氢氧化锂中的一 种或多种。

5.如权利要求2所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制 备方法，其特征在于：所述锰盐为碳酸锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种或多种。

6.如权利要求2所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制 备方法，其特征在于：所述镍盐为碳酸镍、硝酸镍、乙酸镍中的一种或多种。

7.如权利要求2所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制 备方法，其特征在于：所述镁盐为碳酸镁、硝酸镁和乙酸镁中的一种或多种； 所述锌盐为碳酸锌、硝酸锌和乙酸锌中的一种或多种；所述铁盐为碳酸铁、硝 酸铁和乙酸铁中的一种或多种；所述钴盐为碳酸钴、硝酸钴、乙酸钴中的一种 或多种，所述铝盐为碳酸铝、硝酸铝和乙酸铝中的一种或多种；所述铬盐为碳 酸铬、硝酸铬和乙酸铬中的一种或多种。

8.如权利要求2所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制 备方法，其特征在于：所述镍盐、锰盐、M1盐和M2盐的总摩尔量与柠檬酸的 摩尔比为1:1～1:2。

9.如权利要求2所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制 备方法，其特征在于：步骤(1)中用氨水将溶液pH调节至7～8。

10.如权利要求2所述的具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的 制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述富氧条件为氧气浓度为18～28％。