[发明专利]一种改性富锂锰基正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种改性富锂锰基正极材料的制备方法，其特征在于，该正极材料的化学组成为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中，0x1，M是Mn、Ni、Co、Al、Ce、Cr、La、Zr、Nb、Sn、Ti、Mg中的一种或几种，形态为表面包覆快锂离子导体的微米级均匀粒径的单晶颗粒。

2.一种权利要求1所述微米级单晶快锂离子导体包覆富锂正极材料的制备方法，其特征在于，工艺步骤为：

(1)将过渡金属镍，钴，锰的二价可溶性盐按照化学计量比溶于去离子水中，配制成1.0～6.0molL^-1的过渡金属盐混合溶液A；将沉淀剂粉末溶于去离子水中，配制成与溶液A同浓度等体积的沉淀剂溶液B；取一定量的氨水，浓氨水或铵盐加入去离子水中配成0.2～1.2molL^-1的螯合助剂C，其中溶液A与螯合助剂C的体积相同，浓度比为1：0.2；取化学计量比的锂盐溶于同体积的去离子水中配制成锂盐溶液D。

(2)将步骤(1)中配制完成的溶液B和C快速混合得到溶液E，将溶液A和D缓慢滴入溶液E中，配制成混合液F，将混合液F转移至100mL衬有聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中(容积填充率为80％)，升温至100℃～300℃，保温5～24h冷却至室温。离心清洗后置于真空干燥箱中30℃～100℃，干燥5～24h，得到前驱体粉末。

(3)将步骤(2)中制备的前驱体粉末倒入刚玉方舟，置于管式炉中，保持空气流通或在流动气氛下，控制升温速率为2～10℃/min，升温至300～700℃，煅烧3～10h，冷却至室温，得到黑色过渡金属氧化物粉末。

(4)将步骤(3)中过渡金属氧化物置于氧气气氛下的管式炉中，控制升温速率为2～10℃/min，升温至750～1050℃，烧结10～24h，冷却至室温得到多晶形态的富锂锰基正极材料。

(5)取步骤(4)中得到的多晶富锂锰基正极材料称取质量m₁，按照1～5wt％称取相应物质的量快锂离子导体盐，于研钵中简单混合研磨后，称取质量m₂，按照球料质量比5～15：1，无水乙醇与物料比1～5ml:1g置于氧化锆球磨罐中进行球磨0.5～5h。

(6)将步骤(5)中球磨后的材料置于50～80℃的真空干燥箱中，真空干燥2～12h。将干燥后的粉末置于刚玉方舟中，控制升温速率2～10℃/min，升温至300～700℃，回火3～12h，得到快锂离子包覆的单晶富锂锰基正极材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述过渡金属锰，钴，镍的二价可溶性盐为硫酸盐，氯化物，硝酸盐，乙酸盐中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述沉淀剂原料为氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化锂，碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸氢铵中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述螯合助剂为液氨，浓氨水，铵盐中的一种或多种加去离子水配成的0.2～1.2molL^-1的溶液。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述锂盐为碳酸锂，氢氧化锂，硝酸锂，乙酸锂中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中的快锂离子导体盐为磷酸锂盐，镧酸锂盐，锆酸锂盐，铝酸锂盐，铬酸锂盐，铈酸锂盐，钛酸锂盐，钼酸锂盐，钛酸锂盐中的一种或几种，或由锂盐和磷酸盐，镧酸盐，锆酸盐，铝酸盐，铬酸盐，铈酸盐，钼酸盐，钛酸盐中的一种或几种高温煅烧化合而成。