[发明专利]一种无钴富锂材料、其制备方法和应用

权利要求书

1.一种无钴富锂材料，其特征在于，所述无钴富锂材料的体相掺杂有W元素和/或Zr元素，所述无钴富锂材料的表面包覆有包覆层，所述包覆层包括硅氧化物和/或钨氧化物；

所述无钴富锂材料的晶体结构是六方晶系，所述六方晶系的晶胞中，c为14.10-14.30，c/a为4.96-4.99，所述无钴富锂材料的XRD衍射图谱中，不同晶面的峰强比值I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎为1.24-1.35。

2.根据权利要求1所述的无钴富锂材料，其特征在于，所述无钴富锂材料中，锂离子在过渡金属层中有序排列形成超晶格结构；

优选地，所述无钴富锂材料通过对Li_1+xNi_0.5(1-x)Mn_0.5(1+x)O_2+x进行体相掺杂和表面包覆得到，其中，0＜x＜1；

优选地，所述体相掺杂采用的掺杂物质为WO₃和/或ZrO₂，优选为WO₃和ZrO₂按照质量比1:(0.5-2)的组合；

优选地，以无钴富锂材料的理论质量为基准，所述掺杂物质的掺杂总量为1000-4000ppm，优选为1500-3000ppm；

优选地，所述表面包覆采用的包覆物质为SiO₂和/或WO₃，优选为SiO₂和WO₃按照质量比1:(0.5-2)的组合；

优选地，以无钴富锂材料的理论质量为基准，所述包覆物质的包覆总量为1000-10000ppm，优选为4000-8000ppm。

3.一种如权利要求1或2所述的无钴富锂材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)预处理：

对无钴氢氧化物前驱体进行一次煅烧，得到过渡金属复合氧化物；

(2)体相掺杂：

将所述的过渡金属复合氧化物与锂盐和掺杂物质混合，二次煅烧，得到体相掺杂的无钴富锂材料；

(3)表面修饰：

将所述的体相掺杂的无钴富锂材料与包覆物质混合，三次煅烧，得到所述的无钴富锂材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述无钴氢氧化物前驱体的化学组成为Ni_0.5(1-x)Mn_0.5(1+x)(OH)₂；

优选地，步骤(1)所述无钴氢氧化物前驱体的形貌为片状；

优选地，步骤(1)所述无钴氢氧化物前驱体满足下述参数：振实密度TD＝1.2-1.6g/ml，比表面积BET＝25±5m²/g，粒径D50＝4.0±2μm，Na杂质含量小于100ppm，S杂质小于1500ppm。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述一次煅烧的温度为500-700℃，所述一次煅烧的时间为4-6h，所述一次煅烧的气氛为含氧氛围；

优选地，步骤(1)所述预处理为：将Ni_0.35Mn_0.65(OH)₂前驱体在空气氛围下500-700℃煅烧4-6h，得到M₃O₄，其中M为Ni²⁺、Ni³⁺和Ni⁴⁺中的至少一种与Mn²⁺、Mn³⁺和Mn⁴⁺中的至少一种的组合，M中的Ni元素:Mn元素摩尔比＝7:12。