[发明专利]一种原子级掺杂镍锰酸锂正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种原子级掺杂镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将乙酰丙酮锰溶于乙二醇溶液中，其中乙酰丙酮锰浓度为0.05~0.5mol/L，并加入表面活性剂，加热并搅拌得到白色沉淀；所述表面活性剂为聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇10000、乙醇胺和聚乙烯吡咯烷酮-K15中的一种或几种；

（2）将白色沉淀置于马弗炉中以0.5~10^oC/min升温至300~800 ^oC高温煅烧1~30h得到片状三氧化二锰；

（3）将片状三氧化二锰和镍源、锂源以及稀土金属氧化物分散在乙醇中并在室温下搅拌，然后在真空烘箱中烘干，最后利用球磨机球磨物料使其混合均匀；其中片状三氧化二锰、镍源和锂源的加入量按照镍锰酸锂正极材料中各金属元素的化学计量比进行加入；所述稀土金属氧化物为十一氧化六镨、三氧化二镧、三氧化二钐、二氧化铈、三氧化二钇和三氧化二镥中的一种或几种；所述稀土金属氧化物用量为稀土金属元素的摩尔量不超过锂盐中锂元素摩尔量的5%；

（4）将步骤（3）获得的混合均匀的物料进行高温煅烧，高温煅烧时以50~80^oC/min升温至600~1100^oC保温10~40h，然后冷却至室温，研磨后得到原子级掺杂镍锰酸锂正极材料；原子级掺杂镍锰酸锂具有无序结构，且稀土金属阳离子实现原子级掺杂，进入尖晶石镍锰酸锂晶体结构8a，16c和16d位点中的一个或多个位点。

2.如权利要求1所述的一种原子级掺杂镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述镍源为六水硫酸镍、氧化镍、二水草酸镍、氢氧化镍、六水硝酸镍、六水合氯化镍和碱式碳酸镍水合物中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的一种原子级掺杂镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述锂源为草酸锂、四水柠檬酸锂、碳酸锂和L-乳酸锂中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种原子级掺杂镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中将原料分散于乙醇中在室温下搅拌时间为10~40h，球磨机转速为500~1000rpm，球磨时间为5~10h。

5. 如权利要求1所述的一种原子级掺杂镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中表面活性剂的浓度为溶剂的5~50vol%或5~60g/L；加热温度为150~197^oC，加热时间为1 h~4 h；搅拌速率为100~800rpm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述制备方法制备得到的原子级掺杂镍锰酸锂正极材料，其特征在于，原子级掺杂镍锰酸锂具有无序结构，且稀土金属阳离子实现原子级掺杂，进入尖晶石镍锰酸锂晶体结构8a，16c和16d位点中的一个或多个位点。

7.一种如权利要求6所述的原子级掺杂镍锰酸锂正极材料作为锂离子电池正极材料的应用。