[发明专利]一种核壳结构的富锂锰基正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构的富锂锰基正极颗粒的制备方法，其特征在于利用两步共沉淀法制备前驱体粉体，先制备基体前驱体颗粒的悬浊液，再制备包覆层混合溶液，将包覆层混合溶液加入悬浊液中，即可得到核壳结构的前驱体粉体，再将前驱体粉体与锂源烧结得到富锂锰基正极材料，粉体具有核-壳结构，核为基体，基体化学式为：Li(Li_δNi_xCo_yMn_1-x-y-δ)O₂，其中，x>0，y>0，δ>0，1>1-x-y-δ>0；所述基体的粒径为1～20μm；壳为包覆层，包覆层化学式为Li(Li_λNi_hCo_kMn_1-h-k-λ)_1-zM_zO₂，其中，M选自Ti、Zr、Al、Mg、Mo、Cr、V中的一种或多种；其中h>0，k>0，λ>0，1>1-h-k-λ>0且0<z<0.5。

2.根据权利要求1所述核壳结构的富锂锰基正极颗粒的制备方法，其特征在于，利用共沉淀法制备基体前驱体粉体，其制备方法为：

1)配制一定化学计量比的可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐的混合盐溶液，浓度为1～4mol/L；沉淀剂选自NaOH、Na₂CO₃中的一种或多种，浓度为1～4mol/L；络合剂选自氨水、柠檬酸和甘氨酸中的一种或多种，浓度为0.2～0.4mol/L；

2)以一定速率将混合盐溶液和沉淀剂同时泵入反应容器，反应温度为40～80℃；

3)滴定过程中通过络合剂控制溶液PH值为7～11，搅拌速度为300～1000rpm；

4)反应陈化一定时间后，得到基体前驱体的悬浊液。

3.根据权利要求1所述核壳结构的富锂锰基正极颗粒的制备方法，其特征在于，所述前驱体粉体是利用共沉淀法将包覆层沉积于基体前驱体颗粒表面上，基体与包覆层物质的量比为(3～30):1。

4.根据权利要求1所述的核壳结构的富锂锰基正极颗粒，其特征在于，按照核壳总的物质量，Li:(Ni+Co+Mn+M)＝(1.3～1.8):1的化学计量比混合锂源与前驱体粉体；锂源为LiOH和Li₂CO₃中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的核壳结构的富锂锰基正极颗粒制备方法，其特征在于，所述烧结是将前驱体粉体在400～600℃保温1～8小时去除结合水；升温至700～950℃烧结6～20小时。

6.根据权利要求1所述的核壳结构的富锂锰基正极颗粒的制备方法，其特征在于，按照包覆层(Ni_hCo_kMn_1-h-k)_1-zM_z(OH)₂的化学计量比，将可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐、可溶性M盐溶于水，得到包覆层混合溶液；包覆层混合溶液中离子的总浓度为0.1～2.00mol/L。

7.根据权利要求6所述的核壳结构的富锂锰基正极颗粒的制备方法，其特征在于，可溶性M盐为硫酸盐、硝酸盐、氯化盐和醋酸盐中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的核壳结构的富锂锰基正极颗粒的制备方法，其特征在于，将基体前驱体颗粒悬浊液、沉淀剂、络合剂、包覆层混合溶液混合得到混合后的悬浊液，使(Ni_hCo_kMn_1-h-k)_1-zM_z(OH)₂沉积于基体颗粒表面上，控制反应的PH值为8～14；沉淀剂选自NaOH、Na₂CO₃中的一种或多种，络合剂选自氨水、柠檬酸和甘氨酸中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的核壳结构的富锂锰基正极颗粒的制备方法，其特征在于，将混合后的悬浊液进行固液分离、清洗、干燥，得到核壳结构前驱体粉体。