[发明专利]镍钴锰三元材料的方法

权利要求书

1.两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于按照镍、钴、锰、锂、掺杂离子的摩尔比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1～10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酸度落在pH 10.0～13.5范围内;在氮气、氩气或氦气的惰性气氛下于50～90℃温度区间的任一温度陈化24～48小时，制得前驱物2;将前驱物2在低于1个大气压力的真空条件下于140～270℃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140～270℃区间的任一温度制备干燥的前驱物3;将前驱物3置于空气或富氧空气气氛中，在350～850℃区间的任一温度烧结2～ 48小时制得前驱物4;将前驱物4与称取的锂的化合物通过球磨或砂磨设备混合均匀，得到前驱物5;将前驱物5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升温法制得掺杂镍钴锰三元材料;

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

所述的逐温区升温法如下进行：将前驱物5置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.1～5℃/温区的加热速度从室温温区加热至780～880℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得掺杂镍钴锰三元材料;

所述的镍、钴、锰、锂、掺杂离子的摩尔比x：y：z：k：m满足以下关系：

x：y：z：m = (0.45～0.51)：(0.17～0.20)：(0.27～0.30) ： (0.01～0.07)， 0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；

或x：y：z：m = (0.55～0.61)：(0.17～0.20)：(0.17～0.20)：(0.01～0.07) ， 0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；

或x：y：z：m = (0.75～0.81)：(0.07～0.10)：(0.07～0.10)：(0.01～0.07)，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。

2.根据权利要求1所述的两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的镍的化合物为氢氧化镍、氧化镍、柠檬酸镍、硝酸镍、氯化镍、乙酸镍或碳酸镍。

3.根据权利要求1所述的两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的钴的化合物为氢氧化钴、氧化钴、氟化钴、柠檬酸钴、硝酸钴、氯化钴、乙酸钴或碳酸钴。

4.根据权利要求1所述的两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的锰的化合物为氢氧化锰、氧化锰、柠檬酸锰、硝酸锰、碳酸锰、氯化锰或乙酸锰。

5.根据权利要求1所述的两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的锂的化合物为氧化锂、柠檬酸锂、硝酸锂、氯化锂、碳酸锂、乙酸锂或氢氧化锂。

6.根据权利要求1所述的两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的掺杂离子的化合物为镁、银、钠、铝、稀土或铌构成的氧化物、氢氧化物、草酸盐、氯化物、硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐、碱式碳酸盐或碱式醋酸盐；或所述的掺杂离子的化合物为氧化锌、氢氧化锌、草酸锌、氯化锌、硝酸锌、醋酸锌、碳酸锌、碱式碳酸锌或碱式醋酸锌。

7.根据权利要求6所述的两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于所述的稀土为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、钇或钪。