[发明专利]一种核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料，其特征在于所述复合正极材料为核壳结构，以层状富锂锰基正极材料Li[Li_a(Ni_xCo_yMn_z)_1-a]O₂为内核材料，尖晶石镍锰酸锂正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄为壳层材料，其中0＜a，x+y+z＝1，0≤x＜z，0≤y＜z，z＜1。

2.根据权利要求1所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料，其特征在于所述内核层状富锂锰基正极材料的粒径为5-20μm，壳层尖晶石镍锰酸锂正极材料的厚度为0.5-2μm。

3.一种权利要求1或2所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下：

一、分别称取镍源化合物、钴源化合物、锰源化合物，并溶于去离子水中混合均匀，采用共沉淀的方法将沉淀剂氢氧化钠或碳酸钠和一定量络合剂氨水逐滴加入其中，控制金属盐与沉淀剂摩尔比为1∶1，同时金属盐与氨水摩尔比为1∶0.5～0.8，反应的pH值在8～12之间，50～60℃反应3～20h，并以速度为500～1000转/分钟不断搅拌，得到富锂锰基材料前驱体母液A；

二、按摩尔比0.25∶0.75称取镍源化合物、锰源化合物，并溶于去离子水中混合均匀，将其逐滴加入步骤一得到的富锂锰基材料前驱体母液A中，采用共沉淀的方法将沉淀剂氢氧化钠或碳酸钠和一定量络合剂氨水逐滴加入其中，控制金属盐与沉淀剂摩尔比为1∶1，同时金属盐与氨水摩尔比为1∶0.5～0.8，反应的pH值在8～12之间，50～60℃反应3～20h，并以速度为500～1000转/分钟不断搅拌，得到核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合前驱体B；

三、将锂源与步骤二得到前驱体B均匀混合，再将其放入马弗炉空气气氛中，以5～10℃/min升温速率从室温升至300～500℃预烧3～8h，再以相同升温速率升温至600～900℃煅烧6～15h，得到核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料。

4.根据权利要求3所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于所述内核层状富锂锰基材料前驱体化学式为(Ni_xCo_yMn_z)(OH)₂或(Ni_xCo_yMn_z)CO₃，其中x+y+z＝1，0≤x＜z，0≤y＜z，z＜1。

5.根据权利要求3所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于所述壳层尖晶石镍锰酸锂材料前驱体化学式为(Ni_0.25Mn_0.75)(OH)₂或(Ni_0.25Mn_0.75)CO₃。

6.根据权利要求3所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于所述锂源为氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、乙醇锂、甲酸锂、碳酸锂中的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求3所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于所述镍源化合物为硫酸镍、乙酸镍、草酸镍或硝酸镍中的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求3所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于所述钴源化合物为硫酸钴、乙酸钴、草酸钴或硝酸钴中的一种或多种的混合物。

9.根据权利要求3所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于所述锰源化合物为硫酸锰、乙酸锰、草酸锰或硝酸锰中的一种或多种的混合物。

10.根据权利要求3所述的核壳结构的尖晶石镍锰酸锂、层状富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于所述的混合方式为液相混合或固相混合，煅烧气氛为空气。