[发明专利]一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：配置混合盐溶液后在溶液中采用沉淀剂制备出前驱体物质沉淀，然后静置陈化，分离和干燥，焙烧，得到具有尖晶石结构的多元氧化物前驱体；然后将多元氧化物前驱体与锂盐混合、研磨；经焙烧后得到具有尖晶石结构的正极材料LiM_x+yNi_0.5-xMn_1.5-yO₄；其中M=Co、Cr、Fe、Ce、Al、Zn或Mg；0≤x≤0.25，0≤y≤0.25；其中所述分离和干燥的方法包括直接将液体蒸干、喷雾干燥或过滤干燥三种方法中的一种以上。

2.如权利要求1所述的一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将镍盐、锰盐及掺杂的金属M盐在去离子水中混合均匀，配制成金属离子总浓度为0.3-0.6mol/L的混合盐溶液a，其中锰盐：镍盐：M盐的摩尔比为1.5-y：0.5-x：x+y（0≤x≤0.25，0≤y≤0.25）；

步骤2：配制与混合盐溶液等体积等浓度的沉淀剂溶液b；

步骤3：将溶液b加入到溶液a中，持续搅拌使沉淀反应充分，控制反应温度20-60 ℃和反应时间1-12h，得到含镍、锰和金属M沉淀的悬浊液；

步骤4：将步骤3所得的含镍、锰和金属M沉淀的悬浊液静置陈化，然后分离和干燥，得到镍、锰和金属M的沉淀物，即前驱体物质沉淀；

步骤5：将步骤4所得的镍、锰和金属M的沉淀物置于马弗炉中，在550 -600℃空气氛下焙烧3-5 h，得到含有镍、锰和金属M的多元氧化物前驱体；

步骤6：按金属离子与锂离子物质的量比值为2:（1.05-1.2），将步骤5所制得的含有镍、锰和金属M的多元氧化物前驱体与锂盐混合，充分研磨后，在700-950 ℃下锻烧5-24 h，自然冷却至室温，研磨后即得到具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiM_x+yNi_0.5-xMn_1.5-yO₄。

3.如权利要求2所述的一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤4中所述分离和干燥的方法包括直接将液体蒸干、喷雾干燥或过滤干燥三种方法中的一种以上。

4.如权利要求2所述的一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤6中所述研磨时，采用甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮中的一种以上作为助磨剂及分散剂。

5.如权利要求2所述的一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述锰盐包括乙酸锰、硝酸锰、氯化锰、草酸锰、硫酸锰或碳酸锰中一种或几种混合盐。

6.如权利要求2所述的一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述镍盐包括乙酸镍、硝酸镍、氯化镍、草酸镍、硫酸镍或碳酸镍中一种或几种混合盐；所述金属M盐为M的乙酸盐、硝酸盐、盐酸盐、草酸盐、硫酸盐或碳酸盐中一种或几种混合盐。

7.如权利要求2所述的一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，沉淀剂为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸铵、草酸铵、草酸或脲。

8.如权利要求2所述的一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤6所述锂盐为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂或乙酸锂。

9.如权利要求2所述的一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，溶剂均为去离子水或去离子水和乙醇的混合液。

10.由权利要求1-9任一所述的制备方法制备得到一种具有尖晶石结构的高电压锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料具有尖晶石结构，且组成为LiM_x+yNi_0.5-xMn_1.5-yO₄，其中M=Co、Cr、Fe、Ce、Al、Zn或Mg，0≤x≤0.25，0≤y≤0.25。