[发明专利]两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法

权利要求书

1.两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法，其特征在于：按照镍、钴、锰、锂离子的摩尔比x：y：z：k分别称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物和锂的化合物；将镍的化合物、钴的化合物和锰的化合物混合得到混合物1；加入混合物1的总体积的1～50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酸度落在pH 11.0～13.7范围内；在氮气、氩气或氦气惰性气氛下于60～90℃温度区间的任一温度陈化24～48小时，制得前驱物2；将前驱物2在低于1个大气压力的真空条件下于160～270℃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160～270℃区间的任一温度制备干燥的前驱物3；将前驱物3置于空气或富氧空气气氛中，在350～750℃区间的任一温度烧结3～48小时制得前驱物4；将前驱物4与称取的锂的化合物通过混合球磨或砂磨设备混合均匀，得到前驱物5；将前驱物5置于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三元正极材料；

所述的称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物和锂的化合物中的两种以上化合物是可溶于水的；

所述的镍、钴、锰、锂离子的摩尔比x：y：z：k同时满足以下关系：

x：y：z = (0.45～0.53)：(0.15～0.23)：(0.25～0.30)，且0.95≤k≤1.10；

或(0.55～0.63)：(0.15～0.23)：(0.15～0.23)，且0.95≤k≤1.10；

或(0.75～0.83)：(0.06～0.10)：(0.05～0.10)，且0.95≤k≤1.10；

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，相对锂电极恒电流充电至4.6V比4.4V增加充电比容量的比率小于20%；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：将前驱物5置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.1～5℃/温区的加热速度从室温温区加热至900～995℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得三元正极材料。

2.根据权利要求1所述的两次烧结制备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：将前驱物5置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.1～5℃/min的速度从室温程序加热至900～995℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得三元正极材料。

3.根据权利要求1所述的两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的镍的化合物为氧化镍、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所述的两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的钴的化合物为氧化钴、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所述的两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的锰的化合物为柠檬酸锰、硝酸锰、碳酸锰、氯化锰或乙酸锰。

6.根据权利要求1所述的两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的锂的化合物为氟化锂、柠檬酸锂、硝酸锂、氯化锂、碳酸锂、乙酸锂或氢氧化锂。

7.根据权利要求1所述的两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的湿磨介质为去离子水、蒸馏水、乙醇、丙酮、甲醇或甲醛。

8.根据权利要求1所述的两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的富氧空气是氧气体积含量在30～99%范围的空气。

9.根据权利要求1所述的两次烧结制备镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的逐温区升温法在辊道窑、推板式隧道窑或网带炉中进行烧结。