[发明专利]具有类蛋黄结构的高电压氮掺杂镍锰酸锂电极材料及其储锂应用

权利要求书

1.一种利用碳酸氢铵为沉淀剂制备具有类蛋黄结构的氮掺杂镍锰酸锂电极材料的方法，其特征在于包含如下的步骤：(a)碳酸氢铵沉淀剂：碳酸氢铵作为沉淀剂，将其溶于去离子水中，充分溶解，形成碳酸氢铵透明溶液；(b)前驱体的制备：通过加入沉淀剂，使锰离子和镍离子同时沉淀得到球形复合金属碳酸盐；(c)具有类蛋黄结构镍锰酸锂微球的制备：所制备球形碳酸盐前驱体与乙酸锂水溶液充分混合，干燥后在马弗炉中煅烧，制得镍锰酸锂类蛋黄结构的颗粒；(d)氮掺杂镍锰酸锂的制备：由于铵根离子的存在，在煅烧过程中形成以Ni-N和Mn-N键合为主的氮掺杂镍锰酸锂；在步骤(b)中，加入的碳酸氢铵沉淀剂浓度为0.3-1.0mol L^-1，缓慢滴加到无水乙醇与去离子水比例为1:2的硫酸锰与硫酸镍混合溶液中，加入乙醇的目的是为了细化晶粒；共沉淀的水浴温度为50℃，搅拌时间为1h；陈化的时间为10h；所制备出的碳酸盐前驱体直径为5-10μm的微球，颗粒大小均匀；所制备的碳酸盐微球内部为核壳结构，核与壳的成分一致，但密度不同，壳体部分较内核部分致密；所制备氮掺杂镍锰酸锂的形貌呈类蛋黄结构，内部为2-3μm的球形核，外部为厚度为1μm左右的壳体，氮掺杂含量在1％-5％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(a)中，碳酸氢铵不仅可以作为沉淀剂还可以作为氮源，实现氮在镍锰酸锂晶粒中的原位掺杂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(c)中，煅烧温度为400℃，保温时间为8h，再以5℃min^-1升温速率升温至700℃，保温12h；经过煅烧后，所得到的氮掺杂镍锰酸锂样品仍保持球形，但表面粗糙，粒径减小到3-5μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：类蛋黄结构掺氮镍锰酸锂有利于锂离子的快速传输，且增大了活性物质与电解液的接触面积，同时氮掺杂有利于稳定晶体结构，作为锂离子电池正极材料表现出优秀的倍率性能和循环性能。