[发明专利]直接沉淀制备掺杂二价阳离子的镍钴锰三元材料的方法

权利要求书

1.直接沉淀制备掺杂二价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于按照镍、钴、锰、锂、掺杂二价M离子的摩尔比x：y：z：k：m分别称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和掺杂二价M离子的化合物；将镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物和掺杂二价M离子的化合物混合得到混合物1；加入混合物1的总体积的1～20倍体积的湿磨介质，混合均匀；在连续搅拌的条件下滴加氨水至溶液的pH值落在10.5～13.0范围内，加入称取的锂的化合物，通过球磨或砂磨混合设备混合均匀；在没有氧气的氮气、氩气或氦气惰性气氛下于65～95℃温度区间的任一温度陈化24～48小时，制得的混合物为前驱物2；将前驱物2在低于1个大气压力的真空条件下于160～250℃区间的任一温度加热制得干燥的前驱物3或者采用喷雾干燥的方法于150～280℃区间的任一温度制备干燥的前驱物3；将干燥的前驱物3置于氧气体积含量在30～99%范围的富氧空气或纯氧气氛中，采用程序升温法或逐温区间升温法制得组成为Li_kNi_xCo_yMn_zM_{（1-x-y-z）}O₂的三元正极材料；

所述的称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和掺杂二价M离子的化合物中的两种以上化合物是可溶于水的；

所述的镍、钴、锰、锂、掺杂二价M离子的摩尔比x：y：z：k：m满足以下关系：

x：y：z：m = (0.47～0.52)：(0.10～0.20)：(0.25～0.35) ： (0.01～0.10) ，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；

或(0.57～0.62)：(0.10～0.19)：(0.15～0.25)：(0.01～0.10)，0.95≤k≤1.10，且x +y + z + m = 1；

或(0.77～0.82)：(0.05～0.10)：(0.05～0.10) ： (0.01～0.10)，0.95≤k≤1.10，且x+ y + z + m = 1；

所述的三元材料同时满足以下特征：在XRD衍射图上的衍射峰均与JCPDS卡片09-0063的层状α-NaFeO₂结构的特征衍射峰相吻合；材料制备的扣式半电池在0.2C倍率电流和第1充放电循环下，相对锂电极恒电流充电至4.6V比4.4V增加充电比容量的比率小于25%；样品XRD衍射图的2θ角20～25°区间没有对应JCPDS卡片27-1252的Li₂MnO₃的衍射峰；

所述的逐温区间升温法如下进行：将干燥的前驱物3置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.2～10℃/温度区间的加热速度从室温加热至800～950℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得组成为Li_kNi_xCo_yMn_zM_{（1-x-y-z）}O₂的三元正极材料。

2.根据权利要求1所述的直接沉淀制备掺杂二价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的程序升温法如下进行：将干燥的前驱物3置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.2～10℃/min的速度从室温程序加热至800～950℃温度区间的任一温度，并在该任一温度下烧结3～24小时，冷却至室温，制得组成为Li_kNi_xCo_yMn_zM_{（1-x-y-z）}O₂的三元正极材料。

3.根据权利要求1所述的直接沉淀制备掺杂二价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的镍的化合物为氧化镍、氟化镍、柠檬酸镍、硝酸镍、氯化镍、氢氧化镍、乙酸镍、碱式碳酸镍或碳酸镍。

4.根据权利要求1所述的直接沉淀制备掺杂二价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的钴的化合物为三氧化二钴、四氧化三钴、氢氧化钴、碱式碳酸钴、氟化钴、柠檬酸钴、硝酸钴、氯化钴、乙酸钴或碳酸钴。