[发明专利]一种锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、按照富锂锰基固溶体正极材料的化学通式xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_aCo_bMn_cO₂中的锰、镍、钴摩尔比，将锰盐、镍盐、钴盐混合在一起，配制成金属离子总浓度为0.5～3mol/L的金属盐混合溶液；其中，0.6≤x≤0.7，a+b+c＝1，0.2≤a≤0.8，0.1≤c≤0.5；

步骤B、在搅拌的同时将所述金属盐混合溶液和浓度为0.5～2.5mol/L的碳酸盐溶液并流加入到反应釜中，使反应液的pH值为7.5～8.5，控制反应温度为35～60℃、反应时间为6～60h，从而制得富锂锰基固溶体正极材料的前驱体浆液；

步骤C、对所述富锂锰基固溶体正极材料的前驱体浆液进行固液分离，并对固液分离得到的固体进行清洗和干燥，然后过300～500目筛进行筛分，从而得到前驱体；

步骤D、按照富锂锰基固溶体正极材料的化学通式xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_aCo_bMn_cO₂中锂与锰、镍、钴的摩尔比，将所述前驱体与锂源均匀混合，并在780～950℃下烧结6～25h，然后进行破碎和筛分，从而制得锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料；

该锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料的化学通式为：xLi₂MnO₃·(1-x)LiNi_aCo_bMn_cO₂，其中0.6≤x≤0.7，a+b+c＝1，0.2≤a≤0.8，0.1≤c≤0.5；所述富锂锰基固溶体正极材料的颗粒内部密实，振实密度TD2.0g/cm³，平均粒度D₅₀为6.9μm～15μm，粒度分布系数K₉₀为0.6～0.9，其中K₉₀＝(D₉₀-D₁₀)/D₅₀。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤B中，所述在搅拌的同时将所述金属盐混合溶液和浓度为0.5～2.5mol/L的碳酸盐溶液并流加入到反应釜中包括：在带有搅拌桨的反应釜内加入去离子水，使反应釜内的离子水没过搅拌桨的桨叶，然后在500～1000rpm的搅拌转速下，将所述金属盐混合溶液和浓度为0.5～2.5mol/L的碳酸盐溶液并流加入到反应釜中，控制所述金属盐混合溶液和所述碳酸盐溶液加入流速，使反应液的pH值为7.5～8.5。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤C中，所述的对固液分离得到的固体进行清洗和干燥包括：对固液分离得到的固体进行清洗，然后在100～150℃下干燥2～20h。

4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述金属盐混合溶液的阴离子为硫酸根离子、盐酸根离子、硝酸根离子、乙酸根离子中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤B中，反应时间为12～48h。

6.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤B中，所述碳酸盐溶液为Na₂CO₃、K₂CO₃中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用富锂锰基固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤D中，所述锂源为Li₂CO₃、LiOH中的至少一种。