[发明专利]一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）前驱体制备：将去离子水和浓氨水混合加入反应釜中，40~80℃搅拌均匀得到反应底液；氮气保护下将镍锰镁混合盐溶液、NaOH溶液与浓氨水加入反应釜中与反应底液混合，使反应体系pH为11~12，氮气保护下40~80℃搅拌反应18~24h；反应产物陈化4~6h后真空抽滤并干燥后得到(Ni_1-xMn_x)Mg_y(OH)₂前驱体，其中0.1≤x≤0.5，0.003≤y≤0.005；

（2）一次煅烧：将前驱体与LiOH·H₂O按原子的摩尔比混合，经一次煅烧并粉碎后得到Li(Ni_1-xMn_x)Mg_yO₂正极材料粉末，0.1≤x≤0.5，0.003≤y≤0.005；

（3）二次煅烧：将正极材料粉末分散到碱性溶液中，搅拌使其充分润湿，抽滤后在真空环境下干燥，再进行二次煅烧，得到二次煅烧粉末；所述的碱性溶液选自氢氧化锂溶液、碳酸锂溶液中的一种或两种；

（4）包覆剂制备：将硼酸锂与碳酸锂按B原子和C原子的摩尔比混合均匀后烧结，得到Li_2+zC_1-zB_zO₃包覆剂，其中0z1；

（5）正极材料包覆：将二次煅烧粉末与包覆剂混合均匀后进行三次煅烧，得到包覆后的无钴高镍掺镁层状正极材料。

2.根据权利要求1所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（1）中浓氨水的质量浓度为25~28%，反应底液中去离子水和浓氨水的体积比为（4.5~5.5）：1。

3.根据权利要求1所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述的镍锰镁混合盐溶液为NiSO₄·6H₂O、和MnSO₄·5H₂O及MgCl₂按Ni、Mn、Mg原子的摩尔比混合形成的水溶液；所述镍锰镁混合盐溶液中各物质的总浓度为1.5~2.5mol/L。

4.根据权利要求1或3所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（1）中NaOH溶液的浓度为1.5~2.5mol/L，进料速度0.45~0.55mL/min；镍锰镁混合盐溶液的进料速度为0.2~0.3 mL/min。

5.根据权利要求1所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（1）中陈化后的干燥温度为90~110℃。

6.根据权利要求1所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（2）中一次煅烧方法为：以4~6℃/min的速度从室温升温至600~800℃下恒温煅烧5~13h。

7.根据权利要求1所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（3）中所述的碱性溶液的浓度为0.1~5mol/L。

8.根据权利要求1所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（3）中的搅拌时间0.5~5h，真空干燥温度100~300℃，干燥时间10~24h；二次煅烧的环境为空气和/或CO₂气氛，二次煅烧温度为200~500℃，煅烧时间2~5h。

9.根据权利要求1所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（4）中的烧结温度为800~900℃，烧结时间18~26h。

10.根据权利要求1所述的一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，其特征是，步骤（5）中Li_2+xC_1-xB_xO₃包覆剂的质量为二次煅烧样品粉末质量的500~5000ppm；三次煅烧温度为600~800℃，煅烧时间18~26h。