[发明专利]一种浓度渐变的球形镍锰酸锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种浓度渐变的球形镍锰酸锂正极材料，其通式为Li[Mn_x(Mn_1-yNi_y)_1-x]₂O₄，0＜x＜1，0＜y≤0.5；该材料的外观形貌为球形结构，单个球形颗粒由锰酸锂LiMn₂O₄内核和Mn、Ni浓度渐变的Li[Mn_1-yNi_y]₂O₄外壳组成，外壳中Ni的浓度由核到表面逐渐增加，且球形颗粒表面Ni和Mn的摩尔比为1∶3。

2.一种制备浓度渐变的球形镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将镍盐、锰盐配制成总金属离子浓度为0.1～3.5mol/L的混合盐溶液，置于容器1中，其中Ni∶Mn的摩尔比为1∶n，0≤n≤3；将锰盐配制成金属离子浓度为0.1～3.5mol/L的盐溶液；

(2)分别配制浓度为0.1～10mol/L的碱溶液和浓度为0.1～10mol/L的氨水溶液；

(3)采用控制结晶共沉淀法，将盐溶液通过恒流泵逐渐加入到反应釜中，与此同时，碱溶液作为配位剂、氨水作为络合剂也同时并流加入到反应釜内，控制反应釜内的搅拌速度为50～1500rpm，反应温度为0～80℃，pH值为6.0～12.0，使之结晶沉淀生成球形MnCO₃内核；

(4)将混合盐溶液慢慢滴入的盐溶液中，搅拌均匀成混合溶液，同时将混合溶液通过恒流泵加入反应釜中，碱溶液作为配位剂、氨水作为络合剂也同时并流加入到反应釜内，控制反应釜内的搅拌速度为50～1500rpm，反应温度为0～80℃，pH值为6.0～12.0，控制加料速度与反应时间，使之在MnCO₃内核表面生成一层Ni、Mn浓度渐变的外壳，得到[Mn_x(Mn_1-yNi_y)_1-x]CO₃前躯体；

(5)将前躯体进行过滤、洗涤、干燥，与锂源化合物按Li的摩尔数和Ni、Mn总摩尔数之比为n∶1的比例均匀混合，其中0.25≤n≤0.75；在空气气氛下450～900℃煅烧8～30h，自然冷却至室温，得到浓度渐变的球形镍锰酸锂正极材料。

3.根据权利要求2所述的一种浓度渐变的球形镍锰酸锂正极材料的制备方法中，其特征在于：所述的镍盐是硫酸盐、硝酸盐、氯化盐、乙酸盐中的一种或其混合盐；锰盐是锰的硫酸盐、硝酸盐、氯化盐、乙酸盐中的一种或其混合盐。

4.根据权利要求2所述的一种浓度渐变的球形镍锰酸锂正极材料的制备方法中，其特征在于：所述的控制结晶共沉淀法是氢氧化物共沉淀法或碳酸盐共沉淀法。

5.根据权利要求2所述的一种浓度渐变的球形镍锰酸锂正极材料的制备方法中，其特征在于：所述的碱是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢氨中的一种或其混合物。

6.根据权利要求2所述的一种浓度渐变的球形镍锰酸锂正极材料的制备方法中，其特征在于：所述的锂源是碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂中的一种或其混合物。