[发明专利]一种橄榄石型结构LiMPO4表面修饰层状富锂锰基正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种橄榄石型结构LiMPO4表面修饰层状富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)称取镍盐、钴盐和锰盐分别溶解在去离子水中，配制成浓度均为0.5-2mol/L的盐溶液；所述镍盐、钴盐和锰盐是按照化学式Li_1.2Mn_xNi_yCo_0.8-x-yO₂中Ni、Co和Mn元素的摩尔比称取，其中，0.4≤x≤0.6，0.1≤y≤0.2；

2)将碱和氨水溶解在去离子水中配制成混合碱溶液；其中，碱的浓度为2-10mol/L，氨水的摩尔浓度为2-5mol/L；

3)将步骤2）所得混合碱溶液加入到反应釜中，混合碱溶液的体积占反应釜容积30%-50%，并且控制pH值在9-12之间、温度在60-80℃之间；

4)将步骤1）配制好的镍盐、钴盐和锰盐溶液通过蠕动泵分别匀速加入反应釜中，整个过程中的pH值在9-12之间、温度在60-80℃之间；

5)镍盐、钴盐和锰盐溶液加入完，静置陈化12-20小时后，然后将沉淀过滤，洗涤沉淀，烘干；

6)将沉淀物与锂盐均匀混合，并在450-550℃预烧3-5小时，然后在750-950℃煅烧10-16小时，即得到纯相层状富锂锰基正极材料；所述沉淀物与锂盐的摩尔比为1：(1.05-1.1)；

7)将锂源、过渡金属源、磷源、添加剂按照摩尔比1：1：1：(1-5)全部溶于去离子水中，然后加入步骤6）所得的纯相层状富锂锰基正极材料，在80-100℃下蒸干，形成凝胶；

8)将步骤7）所得凝胶在100-120℃下真空烘干，破碎，在400℃-600℃预烧4-6小时，即得到橄榄石型结构LiMPO₄表面修饰层状富锂锰基正极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的镍盐为硫酸镍、硝酸镍和醋酸镍中的一种或几种；钴盐为硫酸钴、硝酸钴和醋酸钴中的一种或几种；锰盐为硫酸锰、硝酸锰和醋酸锰中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述的碱为氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的一种或两种，并且浓度为2-5mol/L；氢氧化钠与氨水的摩尔比为2：1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤6)所述的锂盐为氢氧化锂、碳酸锂和醋酸锂中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤6)中是以1-5℃/min的升温速率升温到450-550℃，保温3-5小时，然后再以1-5℃/min的升温速率升温到750-950℃，保温10-16小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤7)所述的锂源为氢氧化锂、磷酸二氢锂和碳酸锂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤7)所述的过渡金属源为硫酸亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁和醋酸亚铁中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤7)中所述的磷源为磷酸二氢氨、磷酸氢氨和磷酸中的一种或几种；所述的添加剂为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖和蔗糖中的一种或几种，并且控制添加剂的用量为过渡金属源质量的20～50%。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤8)中是以1-5℃/min的升温速率升温到400-600℃，保温4-6小时。

10.由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的一种橄榄石型结构LiMPO₄表面修饰层状富锂锰基正极材料，其特征在于，所述层状富锂锰基正极材料的化学式为：Li_1.2Mn_xNi_yCo_0.8-x-yO₂，其中，x、y为摩尔数，0.4≤x≤0.6，0.1≤y≤0.2；所述层状富锂锰基正极材料的橄榄石型结构LiMPO₄包覆层为LiNiPO₄，LiCoPO₄，LiMnPO₄，LiFePO₄，LiCuPO₄，LiAlPO₄，LiMoPO₄或LiMgPO₄，并且控制橄榄石型结构LiMPO₄包覆层的质量为层状富锂锰基正极材料质量的1～10%。