[发明专利]一种新型高电压钴酸锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高电压钴酸锂正极材料，其特征在于，所述正极材料包括具有梯度Mn掺杂的颗粒内核和Li₂MnO₃包覆层；所述正极材料的充电电压大于4.5V；所述正极材料的平均组成化学式为Li_1+xCo_1-yMn_yO_2±z，其中，-0.1≤x≤0.1，0.04≤y≤0.2，-0.1<z≤0.1；

其中，所述正极材料从内核核心到表面Mn含量逐渐增加，同时Co含量逐渐减少；

其中，所述的包覆层重量占材料总重量的2%~5%；

其中，所述高电压钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）分别制备钴盐溶液、锰盐溶液和碱溶液，其中，所述钴盐溶液放入带有搅拌装置的容器中；沉淀反应过程中，将所述锰盐溶液逐渐加入到所述钴盐溶液中，搅拌得到混合盐溶液；同时，所述混合盐溶液、所述碱溶液和络合剂并流进入反应釜中进行反应；待所述混合盐溶液反应完全后，将剩余的锰盐溶液和碱溶液继续并流加入反应釜进行反应，最终形成平均化学式为Co_1-yMn_y(OH)_2±z的氢氧化物，其中0.04≤y≤0.2，-0.1<z≤0.1；所述氢氧化物具有浓度梯度的Mn掺杂，且从内核核心到表面Mn含量逐渐增加，直到表面完全为Mn(OH)₂，得到前驱体浆料；其中，反应过程中控制溶液pH=9~12，反应温度40~80℃，在惰性气氛下搅拌，反应5~20h；其中，所述络合剂为氨水溶液；

（2）将上述前驱体浆料过滤、洗涤、烘干；

（3）将步骤（2）得到的产物与锂源进行充分混合；

（4）在干燥空气或氧气烧结气氛下，烧结2 ~ 20h，控制烧结温度800 ~ 1050℃，冷却、破碎得到最终产物。

2.根据权利要求1所述高电压钴酸锂正极材料，其中，所述正极材料具有α-NaFeO₂层状结构。

3.根据权利要求1或2所述高电压钴酸锂正极材料，其中，所述正极材料的颗粒中位径D₅₀为5μm~25μm。

4.根据权利要求1所述高电压钴酸锂正极材料，其中，在步骤（1）中，所述钴盐为硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴和氯化钴中的一种或多种，所述锰盐为硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰和氯化锰中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述高电压钴酸锂正极材料，其中，在步骤（1）中，所述碱溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。

6.根据权利要求1所述高电压钴酸锂正极材料，其中，在步骤（2）中，所述烘干的温度为120℃，烘干时间为5~10h。

7.根据权利要求1所述高电压钴酸锂正极材料，其中，在步骤（3）中，所述锂源是碳酸锂和/或氢氧化锂。