[发明专利]一种掺杂碳纳米材料的前驱体及制备方法和球形锂金属氧化物正极材料及制备方法

权利要求书

1.一种掺杂碳纳米材料的前驱体，其特征在于掺杂碳纳米材料的前驱体是均匀掺杂碳纳米材料、分子式为Mn_αCo_βNi_γM_y(OH)₂的金属氢氧化物或均匀掺杂碳纳米材料、分子式为Mn_αCo_βNi_γM_yCO₃的金属碳酸盐；其中所述的Mn_αCo_βNi_γM_y(OH)₂中0＜α≤1、0≤β≤1、0≤γ≤1、0≤y≤0.5，且α+β+γ+y=1，β+γ＞0，所述的Mn_αCo_βNi_γM_y(OH)₂中M为Cr、Al、Fe、Mg、Ag、Ti、Cu、V、Y、La、Tm、Gd、Ho、Ce、Lu、Yb和Sc中的一种或其中几种；其中所述的Mn_αCo_βNi_γM_yCO₃中0＜α≤1、0≤β≤1、0≤γ≤1、0≤y≤0.5，且α+β+γ+y=1，β+γ＞0，所述的Mn_αCo_βNi_γM_yCO₃中M为Cr、Al、Fe、Mg、Ag、Ti、Cu、V、Y、La、Tm、Gd、Ho、Ce、Lu、Yb和Sc中的一种或其中几种。

2.如权利要求1所述的一种掺杂碳纳米材料的前驱体的制备方法，其特征在于掺杂碳纳米材料的前驱体的制备方法是按以下步骤完成的：一、准备原料：依照化学式Mn_αCo_βNi_γM_y(OH)₂按Mn元素:Co元素:Ni元素:M元素摩尔比为α:β:γ:y准备可溶性锰盐、可溶性钴盐、可溶性镍盐和可溶性M盐；二、制备混合金属离子盐溶液：将步骤一准备的可溶性锰盐、可溶性钴盐、可溶性镍盐和可溶性M盐加入到溶剂中混合，配置成混合金属离子浓度为0.01mol/L~5mol/L的混合金属离子盐溶液；三、制备沉淀剂：将可溶性氢氧化物加入溶剂中，配置成OH^-浓度为0.1mol/L~10mol/L沉淀剂；四、制备络合剂：将可溶性铵盐或氨水加入溶剂中，配置成NH₄⁺浓度为0.1mol/L~10mol/L络合剂；五、制备碳纳米材料悬浮液：碳纳米材料分散于溶剂中，配置成碳纳米材料浓度为0.1mg/L~50g/L的碳纳米材料悬浮液；六、共沉淀反应：将步骤二制备的混合金属离子浓度为0.01mol/L~5mol/L的混合金属离子盐溶液、步骤三制备的OH^-浓度为0.1mol/L~10mol/L沉淀剂、步骤四制备的NH₄⁺浓度为0.1mol/L~10mol/L络合剂和步骤五制备的碳纳米材料浓度为0.1mg/L~50g/L的碳纳米材料悬浮液同时加入装有反应初始溶液的反应器中，步骤二制备的混合金属离子浓度为0.01mol/L~5mol/L的混合金属离子盐溶液的加入速度为0.1mL/min~1000mL/min，步骤三制备的OH^-浓度为0.1mol/L~10mol/L沉淀剂的加入速度为0.1mL/min~1000mL/min，步骤四制备的NH₄⁺浓度为0.1mol/L~10mol/L络合剂的加入速度为0.1mL/min~1000mL/min，步骤五制备的碳纳米材料浓度为0.1mg/L~50g/L的碳纳米材料悬浮液的加入速度为0.1mL/min~500mL/min，并在温度为20℃~90℃、搅拌速度为100rpm～10000rpm、pH为5~13和惰性气体保护下进行反应，即得到球形沉淀物；七、洗涤干燥处理：首先采用去离子水清洗步骤六得到的球形沉淀物，清洗至滤液的pH呈中性为止，然后在温度为20℃~150℃干燥至恒重，即得到均匀掺杂碳纳米材料、分子式为Mn_αCo_βNi_γM_y(OH)₂的金属氢氧化物；步骤一中所述的所述的Mn_αCo_βNi_γM_y(OH)₂中0＜α≤1、0≤β≤1、0≤γ≤1、0≤y≤0.5，且α+β+γ+y=1，β+γ＞0，其中所述的Mn_αCo_βNi_γM_y(OH)₂中M为Cr、Al、Fe、Mg、Ag、Ti、Cu、V、Y、La、Tm、Gd、Ho、Ce、Lu、Yb和Sc中的一种或其中几种；步骤六中所述的反应初始溶液的体积与反应器的容积比为(0.001~0.8):1。