[发明专利]一种磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料，其特征在于，所述磷酸锂包覆的富锂锰基正极材料的化学式如式(Ⅰ)所示：

xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂@Li₃PO₄ (Ⅰ)；

其中0.3≤x≤0.7，M选自Ni，或Ni与Co和Mn中的至少一种元素。

2.根据权利要求1所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料，其特征在于，磷酸锂质量分数为0.1％-5％，包覆层厚度小于30nm。

3.一种权利要求1所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将镍可溶性盐、钴可溶性盐与锰可溶性盐中的一种或多种按照上述化学式中的计量比配制金属离子浓度为1-5mol/L的盐溶液A，配制碳酸钠0.5-2mol/L和氨水0.05-5mol/L的混合溶液B，配制浓度为0.01-0.5mol/L的可溶性磷酸盐溶液C；

步骤二：向反应釜中加入去离子水，将溶液A和B并流加入反应釜，机械搅拌反应，控制反应液的温度恒定，通过调节B液流速控制pH恒定；反应结束后将得到的沉淀过滤、洗涤，真空干燥，得到富锂锰基材料前驱体TMCO₃，TM为过渡金属；

步骤三：将所得前驱体TMCO₃分散于溶液C中，常温搅拌反应，过滤、洗涤、真空干燥，得到磷酸镍包覆的前驱体；

步骤四：将步骤三得到的磷酸镍包覆的前驱体和锂源混合均匀，在空气气氛中按照设定的加热程序煅烧得到磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料。

4.根据权利要求3所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述的可溶性金属盐为硫酸盐、硝酸盐、氯化盐中的一种或多种，总金属浓度为1-5mol/L，碳酸钠浓度为0.5-5mol/L，氨水浓度为0.05-5mol/L，可溶性磷酸盐为锂、钠、钾、铵的磷酸盐、磷酸氢盐和磷酸二氢盐中的一种或多种，浓度为0.01-0.5mol/L，优选0.1mol/L。

5.根据权利要求3所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤二中金属盐溶液A以1-2mL/min匀速注入反应釜，溶液B以0.5-2.5mL/min的速率注入反应釜以控制溶液pH，pH控制为7.3-8.3，机械搅拌速度为300-900rpm/min。

6.根据权利要求3所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤二中反应釜反应温度是40-70℃，反应时间为10-40h。

7.根据权利要求3所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中前驱体TMCO₃在可溶性磷酸盐中反应时间为1min-24h，优选40min。

8.根据权利要求3所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤四中锂源的投料比为化学计量比的100％～110％；锂源为LiOH和Li₂CO₃中的一种或两种。

9.根据权利要求3所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤四所述煅烧程序为在空气氛围下，先500-550℃保温4-6h，随后升温至750-900℃烧结10-25h，随后自然冷却至室温，得到磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料。

10.根据权利要求9所述的磷酸锂原位包覆的富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，烧结温度为800℃烧结20h。