[发明专利]直接沉淀制备掺杂三价阳离子的镍钴锰三元材料的方法

权利要求书

1.直接沉淀制备掺杂三价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于：按照镍、钴、锰、锂、掺杂三价M离子的摩尔比x：y：z：k：m分别称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和掺杂三价M离子的化合物；将镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物和掺杂三价M离子的化合物混合得到混合物1；加入混合物1的总体积的1～100倍体积的湿磨介质，混合均匀；在连续搅拌的条件下滴加氨水至溶液的pH值落在10.0～13.0范围内，加入称取的锂的化合物，通过球磨或砂磨混合设备混合均匀，在没有氧气的惰性气氛下于60～90℃温度区间的任一温度陈化10～48小时，制得的混合物为前驱物2；将前驱物2在低于1个大气压力的真空条件下于170～260℃区间的任一温度加热制得干燥的前驱物3或者采用喷雾干燥的方法于170～260℃区间的任一温度制备干燥的前驱物3；将干燥的前驱物3置于氧气体积含量在30～99%范围的富氧空气或纯氧气氛中，采用程序升温法或逐温区升温法制得掺杂三价M离子的三元正极材料；

所述称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和掺杂三价M离子的化合物中的两种以上化合物是可溶于水的；所述的掺杂三价M离子的化合物为三氧化二钒、三氧化二铝、三氧化二钪、氢氧化钒、氢氧化铝、氢氧化钪、硝酸钒、硝酸铝、硝酸钪、氟化钒、氟化铝、氟化钪、氯化钒、氯化铝、氯化钪、乙酸钒、乙酸铝或乙酸钪；

所述的镍、钴、锰、锂、掺杂三价M离子的摩尔比x：y：z：k：m同时满足以下关系：

x：y：z：m = (0.47～0.52)：(0.10～0.20)：(0.26～0.35)：(0.01～0.10) ，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；

或x：y：z：m = (0.57～0.62)：(0.10～0.19)：(0.15～0.25)：(0.01～0.10)，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；

或x：y：z：m = (0.77～0.82)：(0.05～0.10)：(0.05～0.13) ： (0.01～0.10)，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；

所述的三元材料同时满足以下特征：在XRD衍射图上的衍射峰均与JCPDS卡片09-0063的层状α-NaFeO₂结构的特征衍射峰相吻合；材料制备的扣式半电池在0.2C倍率电流和第1充放电循环下，恒电流充电至相对锂电极的电压 4.6V的充电比容量比充电至4.4V的充电比容量的增加量小于23%；样品XRD衍射图的2θ角20～25°区间没有对应JCPDS卡片27-1252的Li₂MnO₃的衍射峰；

所述的逐温区升温法如下进行：将干燥的前驱物3置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.1～10℃/温区的加热速度从室温温区加热至850～950℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得掺杂三价M离子的三元正极材料。

2.根据权利要求1所述的直接沉淀制备掺杂三价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的程序升温法如下进行：将干燥的前驱物3置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.1～10℃/min的速度从室温程序加热至850～950℃温度区间的任一温度，并在该任一温度下烧结3～24小时，冷却至室温，制得掺杂三价M离子的三元正极材料。

3.根据权利要求1所述的直接沉淀制备掺杂三价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的镍的化合物为氢氧化镍、氧化镍、氟化镍、柠檬酸镍、硝酸镍、氯化镍、乙酸镍或碳酸镍。

4.根据权利要求1所述的直接沉淀制备掺杂三价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的钴的化合物为三氧化二钴、氢氧化钴、四氧化三钴、氟化钴、柠檬酸钴、硝酸钴、氯化钴、乙酸钴或碳酸钴。

5.根据权利要求1所述的直接沉淀制备掺杂三价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的锰的化合物为氧化锰、氢氧化锰、柠檬酸锰、硝酸锰、氯化锰、乙酸锰、碳酸锰或碱式碳酸锰。