[发明专利]掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法

权利要求书

1.一种掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于制备过程由以下步骤组成:

(1)按照锂离子、镍离子、锰离子、钴离子、M离子的摩尔比为(1+ x) : (1-x)· y : (x+z-x·z) : (1-x) ·k  :  (1-x) ·q分别称取锂的化合物、镍的化合物、锰的化合物、钴的化合物和M化合物；按照下列摩尔比例关系量取有机弱酸：(x+z-x·z)≤ 有机弱酸摩尔数≤1; y+z+k+q=1，且x、y、z、k及q的取值范围同时满足以下关系：0.25≤x≤0.57, 0.05≤y≤0.55, 0.1≤z≤0.51, 0.02≤q≤0.15, 0.05≤k≤0.30；

(2)将称取的镍的化合物、锰的化合物、钴的化合物和M化合物混合得到混合物1；加入混合物1的总体积的1/10倍至15倍体积的湿磨介质，加入有机弱酸，湿磨混合3小时～15小时，再加入锂的化合物，湿磨混合3小时～15小时得到前驱物1；将前驱物1用真空干燥或喷雾干燥的方法制备得到干燥的前驱物2；将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中,采用两段烧结法或者两次分段烧结法制备组成为xLi₂MnO₃·(1-x)Li[Ni_yMn_zCo_kM_q]O₂的富锂固溶体正极材料；

所述的两次分段烧结法如下进行:将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中，在300℃～550℃温度区间的任一温度烧结3小时～15小时,冷却至室温制得母体预烧料；将母体预烧料粉碎及过筛，再次置于空气、富氧气体或纯氧气氛中,在800℃～1050℃温度区间的任一温度烧结3小时～24小时,制备富锂固溶体正极材料；

所述的两段烧结法如下进行:将前驱物2置于空气、富氧气体或纯氧气氛中，在300℃～550℃温度区间的任一温度烧结3小时～15小时,接着置于另一空气、富氧气体或纯氧气氛的烧结炉中，于800℃～1050℃温度区间的任一温度烧结3小时～24小时,制备富锂固溶体正极材料。

2.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的弱酸为氨基乙酸、一氯乙酸、草酸、甲酸或乙酸。

3.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的镍的化合物为碳酸镍或碱式碳酸镍，或碳酸镍与碱式碳酸镍的任意比例的混合物。

4.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的锰的化合物为碳酸锰或碱式碳酸锰，或碳酸锰与碱式碳酸锰的任意比例的混合物。

5.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的钴的化合物为碳酸钴、草酸钴或碱式碳酸钴，或碳酸钴与碱式碳酸钴的任意比例的混合物。

6.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的M化合物为亚铁、铁、铜或锡的氧化物、氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐或氯化物。

7.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的真空干燥是将前驱物1在80℃～280℃温度区间的任一温度，在介于10Pa ～10132Pa压力的真空下干燥制备前驱物2。

8.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的喷雾干燥是在130℃～290℃温度区间的任一温度，采用喷雾干燥机制备干燥的前驱物2。

9.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的湿磨介质为去离子水、蒸馏水、乙醇、丙酮、甲醇或甲醛；所述的富氧气体是氧气体积含量大于21%且小于100%之间的气体。

10.根据权利要求1所述的掺杂铁铜锡离子制备富锂固溶体正极材料的方法,其特征在于所述的湿磨的设备包括普通球磨机、超能球磨机或湿磨机；所述的锂的化合物为碳酸锂、氢氧化锂或碱式碳酸锂，或其任意比例的混合物。