[发明专利]一种长寿命无钴正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：

(1)、取无钴前驱体，锂源混合均匀得到混合粉料A；所述的无钴前驱体的化学组成为Ni_xMn_yA_z(OH)₂，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜0.05，x+y+z＝1，A为Zr、W、Mo、Nb、Ce、B、Al、Ti、Sr、Y和Ba中的一种或多种；

(2、)将混合粉料A进行高温烧结，烧结产物冷却后破碎过筛，得到混合粉体B；

(3)、将混合粉体B和MnO₂纳米线湿法研磨混合均匀，再加入强氧化性引发剂研磨均匀后，于10-100℃下反应10-30min后，反应物进行干燥，得到粉体C；

(4)、将粉体C进行低温烧结，烧结产物冷却后破碎过筛，得到无钴正极材料，所述的无钴正极材料的化学组成为LiNi_xMn_yA_zO₂@bMnO₂，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜0.05，x+y+z＝1，0.005＜b＜1，A为Zr、W、Mo、Nb、Ce、B、Al、Ti、Sr、Y、Ba中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，混合粉料A中无钴前驱体的金属离子和锂源中锂离子的摩尔比为1：1-1.5。

3.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂和草酸锂中的一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，高温烧结是在氧气气氛下，氧气的浓度为20-100％，通气量为5-25L/min，烧结的升温速率为2-10℃/min，升温至600-1000℃保温5-48h。

5.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，采用球磨机进行湿法研磨，球与混合粉体B的质量比为1：1-3,混合粉体B和MnO₂纳米线的摩尔比为1：0.005-0.1。

6.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的MnO₂纳米线的制备方法，包括有以下步骤：首先将KMnO₄水溶液和NH₄Cl水溶液按照体积比1：1混合，磁力搅拌均匀，在170-190℃下水热反应18-22h，清洗干燥后制得MnO₂纳米线。

7.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，所述的强氧化性引发剂选用双氧水、过硫酸钾、过硫酸铵或过氧化对甲酰，混合粉体B和强氧化性引发剂的摩尔比为1：0.1-0.5。

8.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，反应物在氮气或者惰性气体保护下于50-120℃下进行干燥。

9.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，所述的低温烧结在含有二氧化碳的压缩空气气氛下进行，二氧化碳的浓度为5-30％，通气量为5-25L/min，烧结的升温速率为2-10℃/min，升温至200-500℃保温0.5-5h，所述的冷却在臭氧气氛下自然冷却，臭氧流量为1-10L/min。

10.根据权利要求1所述的一种长寿命无钴正极材料的制备方法，其特征在于：所述的无钴正极材料、导电聚合物、导电剂和粘结剂混合制备得到锂电池无钴正极浆料，所述的导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩中的一种或多种混合，所述的导电剂为导电炭黑、超导炭黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯和碳纳米管中的一种或多种混合，所述的粘结剂为聚偏氟乙烯。