[发明专利]锂离子电池正极材料高锰固溶体及其制备方法

权利要求书

1.高锰固溶体材料，其通式为Li_1+aMn_bNi_cT_dO₂，其中，T＝Co、Al、Ti、Mg、Zn、B、Zr、Ga、Cu、Ce或他们的组合，a+b+c+d＝1，0＜a＜0.333，0.333＜b＜1。

2.根据权利要求1所述的高锰固溶体材料，其中0.1≤a≤0.25，0.5≤b≤0.65，0.1≤c≤0.25，0≤d≤0.15。

3.根据权利要求1所述的高锰固溶体材料，其用作锂离子电池正极材料。

4.根据权利要求1所述的高锰固溶体材料，其是Li₂MnO₃与LiMn_uNi_vT_wO₂的固溶体，并且在XRD图谱中具有Li₂MnO₃的特征峰。

5.用于制备根据权利要求1所述的高锰固溶体材料的方法，包括以下步骤：

1)将可溶性锰盐、可溶性镍盐与T的可溶性盐按Mn∶Ni∶T的摩尔比为b∶c∶d配制成混合溶液，其中T＝Co、Al、Ti、Mg、Zn、B、Zr、Ga、Cu、Ce或他们的组合；

2)配制氢氧化物或碳酸盐溶液；

3)任选配制氨水，并且任选氨水单独配制或加入到上述氢氧化物或碳酸盐溶液中；

4)将步骤1)、2)、3)配制的混合溶液同时或分步骤地加入到反应器中进行反应，得到沉淀物形式的混合物料；

5)将步骤4)所得的混合物料分离，洗涤，干燥得到前驱体；

6)将锂盐与前驱体按(1+2a/(1-a))∶1的摩尔比例混合均匀；

7)将步骤6)的混合物进行高温烧结，即得到Li_1+aMn_bNi_cT_dO₂材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：步骤1)所述的可溶性锰、镍、T盐是硫酸盐、氯化盐、硝酸盐、醋酸盐、草酸盐或者混合盐，金属离子浓度的范围为0.1～3mol/L；步骤2)的氢氧化物是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或者它们的混合物，氢氧化物浓度的范围为0.2～6mol/L；步骤2)的碳酸盐是碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵或者它们的混合物，碳酸盐浓度的范围为0.1～3mol/L；步骤3)氨水浓度的范围为0～1mol/L；步骤6)所述的锂盐是碳酸锂、氢氧化锂或者它们的混合物。

7.根据权利要求5所述的方法，其中：当步骤4)使用氢氧化物作沉淀剂时，控制反应的pH在9.5～12.5之间；当步骤4)使用碳酸盐作沉淀剂时，控制反应的pH在6～8.5之间。

8.根据权利要求5所述的方法，其中：步骤4)所述的反应温度在20～80℃之间。

9.根据权利要求5所述的方法，其中：步骤5)的干燥在100～120℃进行3～16小时。

10.根据权利要求5所述的方法，其中：步骤7)所述的高温烧结如下进行一次或多次：将混合物以2～16℃/min的升温速率升温到400～700℃，保温2～18小时，然后再以1～5℃/min的升温速率升温到800～1000℃，保温4～24小时。