[发明专利]一种掺杂锰酸锂及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，先利用可溶性锰盐制备粒径分布可控的锰系前驱体，所述锰系前驱体的粒径D50为2~50µm，将掺杂物质与所述锰系前驱体均匀混合得到混合物A，所述掺杂物质包括氧化物、无机盐和有机盐中的至少一种，所述掺杂物质中含有元素M，所述元素M为Ti、Zr、La、Ce、Pr、Nd、Nb、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Bi、Yb、Lu、B、Y和Sc中的至少一种；

S2，对所述混合物A进行预处理，所述混合物A经预处理条件为200℃～500℃热处理30~600min；

S3，将预处理后的所述混合物A与锂盐混合，得到混合物B；

S4，将所述混合物B在氧化性气氛中升温进行固相烧结反应，得到粒径可控的球形单晶掺杂锰酸锂；

其中，所述固相烧结反应包括一次烧结以及将所述一次烧结得到的产物冷却至室温后，研磨或者粉碎，再进行的二次烧结，所述一次烧结采用分段式加热，包括以下操作：

1）以2~20℃/min的速率升温至350~450℃，升温加热时间至少为30min，保温1h~10h；

2）以2~20℃/min的速率升温至450~700℃，升温加热时间为1~10h，保温2h；

3）以2~20℃/min的速率升温至750~950℃，保温1~24h。

2.根据权利要求1所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述元素M的总物质的量与所述锰系前驱体中锰元素的物质的量之比为1：(10～1000)。

3.根据权利要求1所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，采用沉淀法、喷雾干燥法或混合溶剂法制备所述锰系前驱体。

4.根据权利要求1所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，先烘干所述混合物A，再以2~20℃/min的升温速率升温至200℃~500℃，保温30~600min，完成对所述混合物A的预处理。

5.根据权利要求1所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述混合物A和所述锂盐直接混合后，再采用机械法混合均匀。

6.根据权利要求1所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述混合物A和所述锂盐溶解于溶剂中，进行机械搅拌，混合均匀后烘干。

7.根据权利要求1所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述可溶性锰盐包括硫酸锰、硝酸锰和醋酸锰中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述锂盐包括锂的碳酸盐、锂的硝酸盐和锂的醋酸盐中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法，其特征在于，所述锂盐中锂元素与锰系前驱体中锰元素的物质的量之比为(1 .05～1 .2)：2。

10.一种球形单晶掺杂锰酸锂，其特征在于，采用权利要求1~9中任一项所述的球形单晶掺杂锰酸锂的制备方法制备而得。

11.一种权利要求10所述的球形单晶掺杂锰酸锂在锂离子电池中的应用。